Question

4．某興趣小組的學生根據活潑金屬Mg與CO₂發(fā)生反應，推測活潑金屬鈉也能與CO₂發(fā)生反應，因此興趣小組用下列裝置進行“鈉與二氧化碳反應”的實驗探究（尾氣處理裝置已略去）．已知：常溫下，CO能使一些化合物中的金屬離子還原，例如：PdCl₂+CO+H₂O═Pd↓+CO₂+2HCl．反應生成黑色的金屬鈀，此反應也可用來檢測微量CO的存在．

請回答下列問題：
（1）通常實驗室制取CO₂氣體的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，為了使制氣裝置能“隨開隨用，隨關隨�！保�上圖A處應選用的裝置是Ⅲ（填寫“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．若要制取干燥、純凈的CO₂，裝置B、C中各盛放的試劑分別為飽和NaHCO₃、濃H₂SO₄．
（2）裝入藥品后，在點燃酒精噴燈前，必須進行的操作是打開裝置III中導氣管活塞待裝置E（填寫字母）中出現澄清的石灰水變渾濁現象時，再點燃酒精噴燈，這步操作的目的是排出該裝置中的空氣．
（3）假設CO₂氣體為足量，在實驗過程中分別產生以下①、②兩種不同情況，請分析并回答問題：
①若裝置F中溶液無明顯變化，裝置D中生成兩種固體物質，取少量固體生成物與鹽酸反應后，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是4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
②若裝置F中有黑色沉淀生成，裝置D中只生成一種固體物質，取少量該固體與鹽酸反應后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式（需注明正確的反應條件）是2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

Answer 1

分析 裝置A：為二氧化碳發(fā)生裝置，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；裝置B：用飽和的碳酸氫鈉溶液，除去二氧化碳中的HCl，裝置C：為干燥裝置，用濃H₂SO₄吸收二氧化碳中的水蒸氣，裝置D：鈉與二氧化碳反應，可能發(fā)生4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；鈉為活潑金屬，反應需要排盡裝置內的空氣，裝置E：當E裝置中產生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱D處的酒精燈發(fā)生反應；裝置F：若裝置F中溶液無明顯變化，取少量固體生成物與足量的鹽酸反應后，有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體有剩余，發(fā)生：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；若裝置F中有黑色沉淀生成，取少量該固體與足量的鹽酸反應后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體無剩余，發(fā)生2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO，
（1）實驗室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應制取二氧化碳，制取氣體的裝置能“隨開隨用，隨關隨停”，是利用的啟普發(fā)生器原理分析選擇裝置，制得的二氧化碳中含有氯化氫和水蒸氣，利用裝置B除氯化氫，利用裝置C除水蒸氣；
（2）裝入藥品后，在點燃酒精噴燈前，需要先把裝置中空氣排出，再點燃酒精噴燈；
（3）①裝置F中無明顯現象，證明沒有CO生成，裝置D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；
②裝置D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F中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應產物為碳酸鈉和CO．

解答 解：（1）實驗室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；制取氣體的裝置能“隨開隨用，隨關隨�！�，是利用的啟普發(fā)生器原理分析選擇裝置；制得的二氧化碳中含有氯化氫和水蒸氣，利用裝置B飽和NaHCO₃除氯化氫，利用裝置C濃H₂SO₄除水蒸氣；
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；Ⅲ；飽和NaHCO₃；濃H₂SO₄；
（2）裝入藥品后，在點燃酒精噴燈前，需要先把裝置中空氣排出，打開Ⅲ的導氣管活塞，先通一會CO₂氣，待裝置E中出現澄清的石灰水變渾濁現象時，再點燃酒精噴燈；
故答案為：高溫； E；澄清的石灰水變渾濁；排出該裝置中的空氣；
（3）①裝置F中無明顯現象，證明沒有CO生成，裝置D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$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
②由題意可知，裝置D中的殘留固體（只有一種物質）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說明生成碳酸鈉，
裝置F中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應產物為碳酸鈉和CO，反應的化學方程式為2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；
故答案為：2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

點評 本題考查了實驗裝置的選擇，物質性質的實驗設計驗證分析應用，主要是鈉及其化合物性質的判斷理解，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．