Question

根據Mg與CO₂的反應推測，Na也能在CO₂中燃燒，且固體產物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種．某興趣小組用如下裝置開展兩個階段的實驗探究．

【實驗Ⅰ】引發CO₂與Na反應．操作步驟為：
①按圖連接裝置，檢驗裝置氣密性，并往各裝置中加入試劑；
②打開裝置a上活塞一段時間；
③點燃d處酒精燈，使CO₂與Na充分反應．停止加熱，繼續通氣體使雙通管冷卻．
回答下列問題：
（1）裝置a中用到的玻璃儀器有試管和

 

；
（2）裝置b中裝入的試劑是

 

；
（3）裝置c的作用是

 

；
（4）步驟②中，當觀察到

 

時，才能進入步驟③；
【實驗Ⅱ】探究反應產物及反應機理．取反應后雙通管中固體物質29.2g進行如下實驗：
①仔細觀察固體，發現有黑色顆粒；
②將固體溶于足量的水并過濾、洗滌，得到1.8g濾渣（干燥）；
③將濾液加水稀釋配成250mL的溶液；
④取少量③的溶液，先加足量BaCl₂溶液，觀察到白色沉淀；再加幾滴酚酞試液，溶液變紅；
⑤取25.00mL③的溶液，滴加甲基橙作為指示劑，用3.0mol?L^-1鹽酸滴定，消耗鹽酸體積為20.00mL．
回答下列問題：
（5）如何判斷⑤中的滴定終點

 

；
（6）反應后裝置d中的固體物質為

 

；通過計算分析：29.2g殘留固體中，各組分的質量各是多少？

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據裝置圖可知所用玻璃儀器；
（2）由實驗方案圖可知裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液；
（3）進入d裝置的二氧化碳應干燥，c為干燥裝置，吸收水蒸氣；
（4）反應需要排盡裝置內的空氣，當e裝置中產生白色沉淀，說明裝置中的空氣已排盡，再加熱d處的酒精燈發生反應；
（5）甲基橙遇堿變黃色，當滴定終點時，甲基橙由黃色變為橙色；
（6）步驟①將干燥得到1.8g濾渣為不溶物碳．先加足量BaCl₂溶液，觀察到白色沉淀，白色沉淀為碳酸鋇，說明反應生成碳酸鈉，
消耗HCl為3.0mol?L^-1×0.020L=0.06mol，設氧化鈉的物質的量為x，則溶于水生成氫氧化鈉為2x，碳酸鈉的物質的量為y，列方程式組計算．

解答： 解：（1）由實驗方案圖可知，a中玻璃儀器為試管和長頸漏斗，故答案為：長頸漏斗；
（2）由實驗方案圖可知，a為二氧化碳發生裝置，d為二氧化碳與鈉反應裝置，加入d裝置的二氧化碳應干燥，沒有其它，故裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液，
故答案為：飽和NaHCO₃；
（3）濃硫酸為常用干燥劑，進入d的二氧化碳需要干燥，故c為干燥裝置，吸收水蒸氣，故答案為：干燥二氧化碳；
（4）由以上的分析可知，反應需要排盡裝置內的空氣，當e處澄清石灰水變渾濁，說明裝置中的空氣排盡，再加熱d處的酒精燈發生反應，
故答案為：e處澄清石灰水變渾濁；
（5）甲基橙遇堿變黃色，當滴定終點時，甲基橙由黃色變為橙色，故答案為：當滴入最后一滴鹽酸，溶液由黃色變為橙色，且半分鐘內不褪色；
（6）步驟①將干燥得到1.8g濾渣為不溶物碳．先加足量BaCl₂溶液，觀察到白色沉淀，白色沉淀為碳酸鋇，說明反應生成碳酸鈉，
消耗HCl為3.0mol?L^-1×0.020L=0.06mol，設氧化鈉的物質的量為x，則溶于水生成氫氧化鈉為2x，碳酸鈉的物質的量為y，則：
62x+106y=29.2g-1.8g=28g，2x+2y=0.06×

250

25

，解得：x=0.1mol，y=0.2mol，
故氧化鈉的質量為：0.1mol×62g/mol=6.2g，碳酸鈉的質量為：0.2mol×106g/mol=21.2g，
故答案為：C、Na₂O和Na₂CO₃； C：1.8g、Na₂O：6.2g、Na₂CO₃：21.2．

點評：本題考查物質組成與探究，涉及對實驗方案的理解、實驗基本操作、化學計算與數據處理等，確定生成物的成分以發生的反應是難度，也是易錯點，題目難度較大．