Question

13．某化學興趣小組在一次實驗活動中發現鈉能在二氧化碳中燃燒，他們對鈉在二氧化碳氣體中燃燒后生成的白色物質進行了如下探究：
實驗：將燃燒的鈉迅速伸入到盛滿二氧化碳的集氣瓶中，鈉在其中繼續燃燒至完全，反應后冷卻，瓶底附著黑色顆粒，瓶壁上附著白色物質．
查資料：Na₂O+H₂O=2NaOH
提出假設：燃燒后瓶璧上附著的白色物質是什么？
假設1：白色物質是Na₂O．
假設2：白色物質是Na₂CO₃
假設3：白色物質可能是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
設計實驗方案，驗證假設

實驗方案	實驗操作	實驗現象	結論
方案1	取少量白色物質于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液	溶液變成紅色	白色物質是Na2O．
方案2	①取少量白色物質于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入適量BaCl2	有白色沉淀生成	白色物質是Na2CO3
	②靜置片刻，取上層清液于試管中…	…．

思考與交流：
（1）甲同學認為方案1得到的結論不正確，其理由是Na₂CO₃的水溶液顯堿性，遇酚酞變紅色
（2）根據方案2的結論，補齊方案2中②的實驗操作，并寫出相應的實驗現象．
實驗操作：滴加酚酞試液          實驗現象：溶液顏色沒有變化（上層清液是NaCl顯中性）
（3）乙同學認為白色物質可能是NaOH，你填不同意（同意或不同意）該同學的觀點，并簡述理由：反應物中無氫元素，違背質量守恒定律
（4）根據假設2，寫出鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

Answer 1

分析 假設3：白色物質還可能是二者的混合物；
（1）碳酸鈉是強堿弱酸鹽，碳酸根離子水解導致其溶液呈堿性，無色酚酞試液遇堿溶液變紅色；
（2）氯化鋇和碳酸鈉反應生成白色碳酸鋇沉淀同時生成NaCl，NaCl溶液呈中性，酚酞試液在中性溶液中呈無色；
（3）任何化學反應中都遵循質量守恒定律，即存在元素守恒、各元素的原子個數守恒；
（4）鈉和二氧化碳在點燃條件下反應生成碳酸鈉和C，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式．

解答 解：氧化鈉和碳酸鈉都是白色固體，所以白色物質可能是Na₂O和Na₂CO₃的混合物，故答案為：白色物質可能是Na₂O和Na₂CO₃的混合物；
（1）碳酸鈉是強堿弱酸鹽，CO₃^2-水解導致其溶液中c（OH^-）＞c（H⁺），則溶液呈堿性，無色酚酞試液遇堿溶液變紅色，所以如果滴加酚酞后溶液呈紅色，不能說明白色固體是氧化鈉，
故答案為：Na₂CO₃的水溶液顯堿性，遇酚酞變紅色；
（2）氯化鋇和碳酸鈉反應生成白色碳酸鋇沉淀同時生成NaCl，NaCl是強酸強堿鹽，鈉離子和氯離子都不水解，導致其溶液呈中性，酚酞試液在中性溶液中呈無色，所以實驗操作是滴加酚酞試液，看到的現象是溶液顏色無變化，就說明白色固體是碳酸鈉，
故答案為：滴加酚酞試液；溶液顏色沒有變化（上層清液是NaCl顯中性）；
（3）任何化學反應中都遵循質量守恒定律，即存在元素守恒、各元素的原子個數守恒，反應物中沒有H元素，所以不能生成NaOH，故答案為：不同意；反應物中無氫元素，違背質量守恒定律；
（4）在點燃條件下，鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和C，反應方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

點評 本題考查探究物質的組成，涉及物質成分判斷、離子檢驗、鹽類水解、質量守恒定律等知識點，明確物質的性質及實驗原理是解本題關鍵，可以類比鎂和二氧化碳的反應結合假設2書寫方程式，題目難度不大．