Question

20．化學(xué)小組同學(xué)在課外讀物中看到：“通常CO₂可作滅火劑，但有些物質(zhì)（如Na）著火，不能用CO₂熄滅．”他們決定探究CO₂與Na反應(yīng)的產(chǎn)物．
【提出猜想】CO₂與Na反應(yīng)可能生成4種物質(zhì)：C、CO、Na₂O、Na₂CO₃．
【查閱資料】
①Na是非�；顫姷慕饘伲�常溫下與O₂、H₂O等物質(zhì)反應(yīng)．
②Na₂O+H₂O═2NaOH．
③向氯化鈀（PdCl₂）溶液中通入CO，產(chǎn)生黑色沉淀．
【實(shí)驗(yàn)過程】
（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了如圖所示裝置（部分夾持儀器已略去）

①盛放固體Na的儀器名稱是硬質(zhì)玻璃管；
②為了得到純凈干燥的CO₂氣體，B、C中盛放的液體分別是NaHCO₃溶液、濃硫酸，其中裝置B的作用是凈化吸收混有的氯化氫氣體；
③裝置尾端的氣球作用是收集尾氣，防止空氣污染．
（2）實(shí)驗(yàn)記錄

序號	實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論和解釋
①	打開a，關(guān)閉b，由長頸漏斗注入稀鹽酸	A中產(chǎn)生大量氣泡 E中出現(xiàn)渾濁	E中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O
②	當(dāng)E中出現(xiàn)渾濁時(shí)，打開b，關(guān)閉a，點(diǎn)燃酒精燈	D中Na劇烈燃燒，產(chǎn)生白煙內(nèi)壁附著黑色、白色固體； G中產(chǎn)生黑色沉淀	反應(yīng)產(chǎn)物一定有C和CO
③	取D中白色固體于試管中，加水溶解，再加入石灰水	產(chǎn)生白色沉淀	反應(yīng)產(chǎn)物還有Na2CO3；反應(yīng)的方程式為Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH．

（3）實(shí)驗(yàn)反思
①實(shí)驗(yàn)記錄②中，E中出現(xiàn)渾濁，再點(diǎn)燃酒精燈的目的是排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾．
②若無裝置C，對實(shí)驗(yàn)有影響的物質(zhì)是水．
③上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確認(rèn)了三種物質(zhì)的存在，驗(yàn)證另一物質(zhì)是否存在的實(shí)驗(yàn)方案：
取D中白色固體于試管中，加水溶解，先加入過量的X試劑，過濾后，向?yàn)V液中再加入酚酞試液．
Ⅰ．X試劑可以選擇下面何種物質(zhì)D．
A．石灰水 B．Ca（OH）₂溶液       C．稀鹽酸 D．BaCl₂溶液
Ⅱ．向?yàn)V液中再加入酚酞試液時(shí)，若出現(xiàn)溶液變紅色現(xiàn)象時(shí)，說明第四種物質(zhì)存在．

Answer 1

分析 在質(zhì)量守恒定律的基礎(chǔ)上，對鈉在二氧化碳中燃燒反應(yīng)的生成物進(jìn)行推測，并結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)的存在．題目涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫狻⒏鶕?jù)要求進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．
題圖所示實(shí)驗(yàn)操作過程：石灰石和鹽酸制得的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過B、C裝置凈化、干燥后，依次通過D、F、G裝置，其中裝置E可自由控制二氧化碳的通入與否．
裝置的作用：裝置B凈化吸收混有的氯化氫氣體；裝置C干燥二氧化碳；裝置D中發(fā)生鈉在二氧化碳?xì)怏w中的燃燒，可通過點(diǎn)燃燈加熱來控制；裝置E裝有澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，使用開關(guān)a控制；裝置F盛有氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，使用開關(guān)b控制；裝置G盛有氯化鈀溶液，檢驗(yàn)氣體CO的存在；最后用氣球進(jìn)行尾氣收集處理．

解答 解：（1）①盛放固體Na的儀器是硬質(zhì)玻璃管；
②因?yàn)辂}酸具有揮發(fā)性，因此裝置B是凈化吸收混有的氯化氫氣體；
③裝置尾端的氣球收集尾氣，防止空氣污染；
（2）①打開a關(guān)閉b，控制二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入裝置E，二氧化碳通入澄清石灰水，生成不溶于水的碳酸鈣，石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
②點(diǎn)燃酒精燈使裝置D中的燃燒反應(yīng)開始發(fā)生，打開b關(guān)閉a，使燃燒后氣體依次通過裝置F和G．鈉與二氧化碳反應(yīng)的反應(yīng)物中僅含鈉、碳、氧三種元素，由這三種元素組成的物質(zhì)中呈黑色的只可能是單質(zhì)碳，即裝置D中生成的黑色固體為單質(zhì)碳．裝置G中氯化鈀溶液出現(xiàn)黑色沉淀，結(jié)合資料④可知混合氣體中含有CO；
③鈉與二氧化碳反應(yīng)生成的白色固體物質(zhì)可能為氧化鈉、碳酸鈉等，加水溶解并加入石灰水，出現(xiàn)白色沉淀，說明白色固體物質(zhì)中含有碳酸根，即含有碳酸鈉，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
（3）①E中出現(xiàn)渾濁，二氧化碳?xì)怏w通入了裝置E，說明了裝置內(nèi)已充滿二氧化碳，即裝置內(nèi)的空氣全部排出．
故答案為：排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾；
②裝置C干燥二氧化碳，若無裝置C，水會與Na以及氧化鈉反應(yīng)．
氧化鈉與水反應(yīng)會生成氫氧化鈉，驗(yàn)證氫氧化鈉的存在，加入氯化鋇溶液可以除去碳酸鈉，然后過濾，再向?yàn)V液里滴加無色酚酞試液，觀察濾液到變紅色，說明該樣品的溶液呈堿性，原固體中含有氧化鈉，
故答案為：（1）①硬質(zhì)玻璃管；②凈化吸收混有的氯化氫氣體；③收集尾氣，防止空氣污染；
（2）①CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；②C和CO；③Na₂CO₃；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（3）①排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾；②水
D；溶液變紅色．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．