Question

某興趣小組的學生根據Mg與CO₂反應原理推測鈉也能在CO₂中燃燒，為了確定其產物并進行實驗論證，某同學設計了下列裝置進行實驗（已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd）．請回答下列問題：

（1）如圖裝置2中應盛放

 

溶液．
（2）為了使反應隨開隨用，隨關隨停，上圖方框內應選用

 

裝置（填上圖字母代號）．
（3）檢查裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點燃酒精燈前，應先進行1裝置的操作，待裝置

 

（填數字編號）中出現澄清的石灰水變渾濁的現象時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是

 

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（4）①若裝置6中有黑色沉淀生成，裝置4中殘留固體（只有一種物質）加鹽酸后放出能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式為

 

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②若裝置6中溶液無明顯現象，裝置4中殘留固體（有兩種物質）加鹽酸后有能澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式為

 

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（5）該小組查閱資料認為，不僅要檢驗殘留固體中是否有碳酸鈉還要檢驗其中是否有氧化鈉和碳．當確認鈉充分反應后，請你設計一個簡單實驗，驗證裝置4中的殘留固體中是否有Na₂CO₃、Na₂O和C：

 

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Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）由實驗方案圖可知裝置2是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨停”的特點，應該選用可以使固、液藥品分開的裝置；
（3）由實驗方案圖可知，1為二氧化碳發生裝置，4為二氧化碳與鈉反應裝置，加入4裝置的二氧化碳應干燥，沒有其它，故裝置2是除去二氧化碳其它中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液，3為干燥裝置，吸收水蒸氣．反應需要排盡裝置內的空氣，當5裝置中產生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱4處的酒精燈發生反應；
（4）①由題意可知，裝置4中的殘留固體（只有一種物質）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說明生成碳酸鈉，裝置6中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應物為碳酸鈉和CO；
②裝置4中殘留固體（有兩種物質）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C；
（5）根據C不溶于水分析．

解答： 解：（1）由實驗方案圖可知，1為二氧化碳發生裝置，4為二氧化碳與鈉反應裝置，加入4裝置的二氧化碳應干燥，沒有其它，故裝置2是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和NaHCO₃溶液，
故答案為：飽和NaHCO₃；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨停”的特點，應該選用可以使固、液藥品分開的裝置，A中只能控制反應的速率，但不能控制反應的隨時進行與停止；而C中當打開止水夾時，酸就和有孔塑料板上的石灰石反應生成氣體，當關閉止水夾時，生成的氣體就無法從導管中排出，從而使裝置內的壓強增大，把酸液擠到長頸漏斗中，使固液分離，
故答案為：C；
（3）由實驗方案圖可知，1為二氧化碳發生裝置，4為二氧化碳與鈉反應裝置，加入4裝置的二氧化碳應干燥，故裝置2是除去二氧化碳其它中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液，3為干燥裝置，吸收水蒸氣．反應需要排盡裝置內的空氣，當5裝置中產生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱4處的酒精燈發生反應，反應需要排盡裝置內的空氣，當裝置5中澄清的石灰水變渾濁，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱4處的酒精燈發生反應，
故答案為：5；排除裝置內的空氣；
（4）①由題意可知，裝置4中的殘留固體（只有一種物質）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說明生成碳酸鈉，裝置6中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應物為碳酸鈉和CO，反應的化學方程式為2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO，
故答案為：2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO；
②裝置4中殘留固體（有兩種物質）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C，反應的方程式為4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C；
（5）取少量裝置4中的殘留固體溶于水，若有黑色不溶顆粒，則說明有碳生成；在所得水溶液中再加入過量BaCl₂溶液，有沉淀生成，說明有Na₂CO₃生成；過濾，用pH試紙檢驗濾液，若濾液呈堿性，則殘留固體中含有Na₂O，
故答案為：取少量裝置4中的殘留固體溶于水，若有黑色不溶顆粒，則說明有碳生成；在所得水溶液中再加入過量BaCl₂溶液，有沉淀生成，說明有Na₂CO₃生成；過濾，用pH試紙檢驗濾液，若濾液呈堿性，則殘留固體中含有Na₂O．

點評：本題考查了除雜、氣體制取檢驗等知識點，聯系學生感興趣的實際新知識，有助于學生能力的考查，必須活學活用才能解好這類有新意的試題．