Question

3．根據Mg能在CO₂中燃燒，某興趣小組推測Na應該也能在CO₂中燃燒，且固體產物可能為C、Na₂O、Na₂O₂、Na₂CO₃和Na₂C₂O₄中的兩種或三種．該小組用如下圖裝置進行了實驗探究．查閱資料得知草酸（H₂C₂O₄）是一種二元有機弱酸，草酸鈣（CaC₂O₄）不溶于水能溶于稀鹽酸，PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd．回答下列問題：

（1）少量金屬鈉保存在煤油中，取用少量金屬鈉的操作是需要鑷子夾取鈉、用濾紙吸煤油
（2）為了使反應隨開隨用，隨關隨停，圖1虛線方框內應選用c裝置（填圖2字母代號），
（3）裝置2中所盛試劑為B．
A．NaOH溶液        B．飽和NaHCO₃溶液   C．飽和Na₂CO₃溶液  D．飽和NaCl溶液
（4）由實驗現象和進一步的探究得出反應機理．
A．裝置6中有黑色沉淀生成；
B．取反應后直玻管中的固體物質34.6g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250mL的溶液；
C．取25.00ml步驟B的溶液，滴加足量稀鹽酸，將生成的無色無味氣體通入足量澄清石灰水，有白色沉淀生成．沉淀經過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質量為2.0g．
D．另取25.00ml步驟B的溶液于錐形瓶中，用0.100mol•L^-1酸性KMnO₄標準溶液滴定，平行兩次操作，平均消耗標準溶液40.00mL．
①KMnO₄滴定實驗時發生的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．達到滴定終點的標志是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色
②該探究得出鈉與二氧化碳反應的化學方程式為6Na+4CO₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

Answer 1

分析 （1）據鈉的保存需要考慮鈉的性質，如鈉與空氣和水發生反應，與四氯化碳、汽油、煤油不反應，鈉的密度比四氯化碳小、比煤油、汽油的密度大以及汽油的沸點低于煤油，易揮發．金屬鈉通常保存在煤油中，需要用到的實驗用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨�！钡奶攸c，應該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，根據裝置特點確定檢驗所選裝置的氣密性的方法；
（3）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；
（4）取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈；根據步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應生成了一氧化碳，草酸被高錳酸鉀溶液氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子；利用高錳酸鉀溶液紫紅色指示反應終點．

解答 解：（1）金屬鈉與煤油不反應，且密度比煤油大，沉于煤油底部，隔開了空氣，所以鈉能保存在煤油中，實驗室取用少量金屬鈉時，需要鑷子夾取鈉、用濾紙吸煤油，
故答案為：煤油；需要鑷子夾取鈉、用濾紙吸煤油；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨�！钡奶攸c，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，故選C．
故答案為：C；
（3）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：B；
（4）①草酸被高錳酸鉀溶液氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子，反應的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；滴定實驗達到終點時，滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色；
②根據步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應生成了一氧化碳；步驟C中最終所得固體質量為2.00g為碳酸鈣，說明反應生成碳酸鈉，根據碳元素守恒可知，碳酸鈉的物質的量=$\frac{2.00g}{100g/mol}$=0.02mol，故34.6g固體物質中碳酸鈉的物質的量為0.02mol×$\frac{250}{25}$=0.2mol，其質量=0.2mol×106g/mol=21.2g；
根據步驟B取反應后直玻管中的固體物質34.6g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液，可知固體中有氧化鈉，質量為34.6g-21.2g=13.4g，物質的量為$\frac{12.4g}{62}$=0.2mol，根據Na₂O和Na₂CO₃物質的量之比為 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和電子守恒配平反應方程式為：6Na+4CO₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO，
故答案為：6Na+4CO₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

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．