Question

20．某研究性学习小组在网上收集到如下信息：钠、镁等活泼金属都能在CO₂气体中燃烧，他们对钠在CO₂气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究：
【实验】将燃烧的钠迅速伸入装满CO₂的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上粘附着白色物质．
【提出假设】
假设1：白色物质是Na₂O．
假设2：白色物质是Na₂CO₃．
假设3：白色物质是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
【设计实验方案验证假设】该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究：

实验 方案	实验操作	实验 现象	结论
方案1	取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液	溶液变 成红色	白色物 质为 Na2O
方案2	①取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的CaCl2溶液	出现白 色沉淀
	②静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液	无明显 现象

【思考与交流】
（1）写出金属镁与二氧化碳反应的化学反应方程式2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是Na₂CO₃溶液显碱性，也会使酚酞变红，且也有可能是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
（3）乙同学认为方案2得到的结论正确，白色物质为Na₂CO₃．
（4）通过方案1和方案2的实验，你认为上述三个假设中，假设2成立．你的理由是方案2①中出现的白色沉淀是CaCO₃或Ca（OH）₂；方案2②中滴加无色酚酞试液无明显现象，说明燃烧后的白色产物中没有Na₂O存在，所以燃烧后的白色产物中仅有Na₂CO₃，白色沉淀为CaCO₃．
（5）钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为4Na+3CO₂₌2Na₂CO₃+C．
（6）丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠．你是否同意丙同学的观点，并简述理由：不同意，因为反应物中无氢元素，违背质量守恒定律．

Answer 1

分析 钠在二氧化碳中燃烧生成的白色固体可能为Na₂O、Na₂CO₃或Na₂O和 Na₂CO₃混合物；
（1）镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳；
（2）碳酸钠溶液水解呈碱性，氧化钠溶于水反应生成氢氧化钠溶液呈碱性；
（3）加入过量氯化钡有白色沉淀证明含有碳酸钠，上层溶液酚酞不变色说明无碱生成判断一定无氧化钠；
（4）依据方案①②的反应现象和结论综合分析判断；假设2符合反应现象，溶于水溶液呈碱性，加入过量氯化钙沉淀后的溶液遇酚酞不变色证明不含氧化钠；
（5）依据方案①②的反应现象和结论，分析和推断钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和碳；
（6）依据反应物中的元素守恒分析判断生成物的组成元素．

解答 解：钠在二氧化碳中燃烧生成的白色固体可能为Na₂O、Na₂CO₃或Na₂O和 Na₂CO₃混合物，故答案为：白色物质是Na₂O和 Na₂CO₃混合物；
（1）镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，反应的化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（2）取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液溶液变红，原因有，可以是生成的氧化钠溶于水和水反应生成氢氧化钠溶液的作用，也可以碳酸钠溶液水解显碱性的作用，也可以是二者的混合物，所以方案1不正确，
故答案为：Na₂CO₃溶液显碱性，也会使酚酞变红；
（3）取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的CaCl₂溶液，出现白色沉淀，说明含有碳酸钠，静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液无变化，说明一定无氧化钠，因为氧化钠和水反应一定生成氢氧化钠溶液，故答案为：Na₂CO₃；
（4）依据上述分析和现象判断，假设2正确；因为取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的CaCl₂溶液，出现白色沉淀，说明含有碳酸钠，静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液无变化，说明一定无氧化钠，因为氧化钠和水反应一定生成氢氧化钠溶液，
故答案为：假设2；方案2①中出现的白色沉淀是CaCO₃，所以燃烧后的白色产物中Na₂CO₃存在；方案2②中滴加无色酚酞试液无明显现象，说明燃烧后的白色产物中没有Na₂O存在；
（5）依据现象和实验分析判断钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，反应的化学方程式为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（6）丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠．是错误的，在反应过程中，是钠在二氧化碳气体中 的燃烧反应，无氢元素的存在，实验依据元素守恒可置换不可能生成氢氧化钠，
故答案为：不同意，因为反应物中无氢元素（或违背质量守恒定律）．

点评 本题考查物质的组成探究，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注重于物质性质的综合应用，反应现象的分析判断，反应产物的分析判断，实验现象是解题判断的关键，题目难度中等．