Question

某學生為探究鈉與CO₂的反應，利用如圖裝置進行實驗．（已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd）

（1）請將上圖各裝置連接完整（填寫裝置中字母）：c接f，

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

．
（2）若用稀鹽酸與CaCO₃反應制備CO₂，在加稀鹽酸時，發現CaCO₃與稀鹽酸不能接觸，而稀鹽酸又不夠了，為使反應能順利進行，可向長頸漏斗中加入的試劑是

 

．
A．NaNO₃溶液     B．CCl₄C．苯     D．稀硝酸
（3）檢查裝置氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈之前應進行的操作是打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置，當觀察到

 

時再點燃酒精燈．此步操作的目的是

 

．
（4）反應過程中CO₂足量，假如反應過程中有下列兩種情況，分別寫出兩種情況下鈉與CO₂反應的化學方程式．
Ⅰ．裝置⑤PdCl₂溶液中觀察到有黑色沉淀，裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體．

 

．
Ⅱ．裝置①中鈉的質量為0.46g，充分反應后，將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產生224mL（標準狀況）CO₂氣體，且溶液中還有固體殘留．

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：

分析：（1）根據實驗目的，②為制取二氧化碳裝置，實驗室中常用碳酸鈣與鹽酸反應，二氧化碳中混有氯化氫，需要用裝置④除去，然后用裝置③干燥，然后在①中進行鈉與二氧化碳的反應，然后用⑤檢驗反應產物，據此進行連接裝置；
（2）所選試劑的作用是增大溶液體積，可以用稀硝酸和硝酸鈉溶液，由于四氯化碳的密度大于鹽酸，也可以加入四氯化碳溶液，但是苯的密度小于鹽酸，加入苯不能使稀鹽酸與碳酸鈣接觸；
（3）二氧化碳與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀，當裝置⑤中澄清石灰水變渾濁說明裝置中空氣已經排凈；原因是空氣中的二氧化碳、水與鈉反應，需要排凈空氣，避免干擾實驗；
（4）Ⅰ．根據題干信息及反應現象判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
Ⅱ．根據n=

m

M

計算出鈉的物質的量，再根據n=

V

22.4L/mol

計算出標況下224mL二氧化碳的物質的量，從而得出反應后生成碳酸鈉的物質的量；溶液中還有固體殘留，該固體只能為C，說明鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和C，據此寫出反應的化學方程式．

解答： 解：（1）探究鈉與CO₂的反應，首先用鹽酸和碳酸鈣在②中反應制取二氧化碳氣體，制取的二氧化碳中混有揮發出來的HCl，需要用裝置④中的飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl，然后用③濃硫酸干燥，再在①中進行鈉與二氧化碳的反應，最后用裝置⑤檢驗反應產物，所以裝置的連接順序為：g、d、e、a（b）、b（a）、h，
故答案為：g、d、e、a（b）、b（a）、h；
（2）A．NaNO₃溶液：加入硝酸鈉溶液后，增大了鹽酸的體積，可以使鹽酸與碳酸鈣接觸，故A正確；     
B．CCl₄：四氯化碳的密度大于稀鹽酸，加入四氯化碳后會，四氯化碳層在混合液下層，從而使鹽酸與碳酸鈣接觸，故B正確；
C．苯：苯的密度小于鹽酸，加入苯后，苯在混合液上層，無法使稀鹽酸與碳酸鈣接觸，故C錯誤；   
D．稀硝酸：加入稀硝酸后，可以增大溶液體積，使溶液與碳酸鈣接觸，故D正確；
故答案為：ABD；
（3）鈉化學性質比較活潑，能夠與空氣中的氧氣、水反應，所以點燃酒精燈之前應需要打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置，以便排盡裝置中的空氣，避免空氣中O₂、H₂O干擾實驗；當裝置裝置⑤中澄清石灰水變渾濁時，證明裝置中空氣已經排凈，
故答案為：裝置⑤中澄清石灰水變渾濁；排盡裝置中的空氣，以免空氣中O₂、H₂O干擾實驗；
（4）Ⅰ．裝置⑤PdCl₂溶液中觀察到有黑色沉淀，PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd，則黑色沉淀為Pd，鈉與二氧化碳反應生成了CO；裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體為二氧化碳，則鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和CO，2Na+2CO₂

△   .

Na₂CO₃+CO，
故答案為：2Na+2CO₂

△   .

Na₂CO₃+CO；
Ⅱ．裝置①中鈉的質量為0.46g，鈉的物質的量為：n（Na）=

0.46g

23g/mol

=0.02mol，
將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產生224mL（標準狀況）CO₂氣體，二氧化碳的物質的量為：n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，則反應后生成碳酸鈉的物質的量為0.01mol，說明鈉完全轉化成了碳酸鈉；
溶液中還有固體殘留，根據化合價變化可知，殘留的固體只能為C，則鈉與二氧化碳反應生成了碳酸鈉和C，反應的化學方程式為：4Na+3CO₂

△   .

2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂

△   .

2Na₂CO₃+C．

點評：本題通過探究鈉與CO₂的反應，考查了性質實驗方案的設計原則，題目難度中等，正確理解題干信息為解答關鍵，注意掌握性質實驗方案的設計原則，（4）為易錯點，需要根據題中信息及反應現象判斷反應物、生成物，試題充分考查了學生的分析、理解能力及綜合應用所學知識的能力．