Question

根据Mg能在CO₂中燃烧，某兴趣小组推测Na应该也能在CO₂中燃烧，且固体产物可能为C、Na₂O和Na₂CO₃中的两种或三种．该小组用如图1装置进行了实验探究．已知PdCl₂能被CO还原得到黑色的Pd．

回答下列问题：
（1）为了使反应随开随用，随关随停，上图虚线方框内应选用

 

装置（填图2中的字母代号），如何检验所选装置的气密性

 

．
（2）装置2中所盛试剂为

 

．
A．NaOH溶液   B．饱和NaHCO₃溶液   C．饱和Na₂CO₃溶液   D．饱和NaCl溶液
（3）检测装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作，待观察到

 

现象时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是

 

．
（4）由实验现象和进一步的探究得出反应机理．
A．装置6中有黑色沉淀生成；
B．取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液；将溶液加水稀释配成250mL的溶液：
C．取25.00mL步骤B的溶液，滴加足量BaCl₂溶液，将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为1.97g．
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤，如何检验该沉淀是否洗涤干净

 

．
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）制取二氧化碳时，为了使制气过程具有“随开随用，随关随停”的特点，应该选用能够可以固、液药品分开的装置，根据装置特点确定检验所选装置的气密性的方法；
（2）由实验方案图可知装置b是除去二氧化碳中的HCl，应用饱和的碳酸氢钠溶液；
（3）由实验方案图可知，a为二氧化碳发生装置，d为二氧化碳与钠反应装置，加入d装置的二氧化碳应干燥，没有其其它，故装置b是除去二氧化碳其它中的HCl，应用饱和的碳酸氢钠溶液，c为干燥装置，吸收水蒸气．反应需要排尽装置内的空气，当e装置中产生白色沉淀，说明空气中的二氧化碳排尽，再加热d处的酒精灯发生反应；
（4）取最后一次洗涤液加入稀H₂SO₄，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净；根据步骤A装置6中有黑色沉淀生成，可知钠与二氧化碳反应生成了一氧化碳；
步骤C中最终所得固体质量为1.97g为碳酸钡，说明反应生成碳酸钠，根据碳元素守恒可知碳酸钠的物质的量0.01mol，故23g固体物质中碳酸钠的物质的量为0.1mol，其质量10.6g，根据步骤B取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液，可知固体中有氧化钠，质量为：23-10.6=12.4g，物质的量为

12.4g

62g/mol

=0.2mol；根据Na₂O和Na₂CO₃物质的量之比为 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和电子守恒配平反应方程式为：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

解答： 解：（1）制取二氧化碳时，为了使制气过程具有“随开随用，随关随停”的特点，应该选用能够可以固、液药品分开的装置，A中只能控制反应的速率，但不能控制反应的随时进行与停止；而C中当打开止水夹时，酸就和有孔塑料板上的石灰石反应生成气体，当关闭止水夹时，生成的气体就无法从导管中排出，从而使装置内的压强增大，把酸液挤到长颈漏斗中，使固液分离，故选C．检验所选装置的气密性的方法为：关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好，
故答案为：C；关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好；
（2）由实验方案图可知，a为二氧化碳发生装置，d为二氧化碳与钠反应装置，加入d装置的二氧化碳应干燥，没有其它，故装置b是除去二氧化碳中的HCl，应用饱和的碳酸氢钠溶液，
故答案为：B；
（3）由分析可知，反应需要排尽装置内的空气，当装置⑤中产生白色沉淀，说明空气中的二氧化碳排尽，再加热d处的酒精灯发生反应，
故答案为：装置⑤中产生白色沉淀；排尽装置内的空气；
（4）①检验该沉淀是否洗涤干净 取最后一次洗涤液加入稀H₂SO₄，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤液加入稀H₂SO₄，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净；
②根据步骤A装置6中有黑色沉淀生成，可知钠与二氧化碳反应生成了一氧化碳；步骤C中最终所得固体质量为1.97g为碳酸钡，说明反应生成碳酸钠，根据碳元素守恒可知，碳酸钠的物质的量=

1.97g

197g/mol

=0.01mol，故23g固体物质中碳酸钠的物质的量为0.01mol×

250

25

=0.1mol，其质量=0.1mol×106g/mol=10.6g；
根据步骤B取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液，可知固体中有氧化钠，质量为：23-10.6=12.4g，物质的量为

12.4g

62g/mol

=0.2mol；根据Na₂O和Na₂CO₃物质的量之比为 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和电子守恒配平反应方程式为：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO，
故答案为：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

点评：本题考查物质组成与探究，涉及对实验方案的理解、实验基本操作、化学计算与数据处理等，确定生成物的成分以发生的反应是难度，也是易错点，题目难度较大．