Question

1．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，某同學設計了如圖1裝置進行實驗（已知PbCl₂能被CO還原得到黑色的Pb）．請回答下列問題：

（1）為了使反應隨開隨用，隨關隨停，方框內應選用圖2中C裝置（填字母代號）．簡述裝置隨關隨停的理由：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．
（2）檢查裝置的氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈前，應進行的操作是打開彈簧夾，等裝置5（填數字編號）中出現澄清的石灰水變渾濁現象時，再點酒精燈，這步操作的目的是驅除系統內的空氣．
（3）①若裝置6中有黑色沉淀，裝置4中殘留固體（只有一種物質）加鹽酸后有能使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2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO．
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）加鹽酸后有能使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4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C．
（4）指導老師認為，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Na₂O和C：將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，在所得水溶液中加入過量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．

Answer 1

分析 （1）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，應該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置；
（2）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；
（3）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；
（4）根據氧化鈉溶于水生成氫氧化鈉，溶液顯堿性，C不溶于水分析．

解答 解：（1）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，應該選用能夠可以固、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；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；
（2）檢查裝置的氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈前，應進行的操作是，打開彈簧夾，由分析可知，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：打開彈簧夾；5；澄清的石灰水變渾濁；驅除系統內的空氣；
（3）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）根據C不溶于水分析，將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，實驗方法為將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，在所得水溶液中加入過量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：將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，在所得水溶液中加入過量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 本題考查了物質性質的分析、實驗基本操作、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，題目難度中等．