题目内容
化学小组同学在课外读物中看到:“通常CO2可作灭火剂,但有些物质(如Na)着火,不能用CO2熄灭.”他们决定探究CO2与Na反应的产物.
提出猜想:CO2与Na反应可能生成4种物质:C、CO、Na2O、Na2CO3.
查阅资料:
①Na是非常活泼的金属,常温下与O2、H2O等物质反应.
②碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应.
③Na2O是白色固体,与H2O反应生成NaOH.
④向氯化钯(PdCl2)溶液中通入CO,产生黑色沉淀.
实验过程:同学们在老师的指导下设计了如图所示装置(部分夹持仪器已略去)
(1)实验记录
序号 | 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论和解释 |
① | 打开a,关闭b,由长颈漏斗注入稀盐酸 | A中产生大量气泡 E中出现浑浊 | E中反应的化学方程式为______ |
② | 当E中出现浑浊时,打开b,关闭a,点燃酒精灯 | D中Na剧烈燃烧,产生白烟内壁附着黑色、白色固体 G中产生黑色沉淀 | 反应产物一定有______和______ |
③ | 取D中白色固体于试管中,加水溶解,再加入石灰水 | 产生白色沉淀 | 反应产物还有______ |
①实验记录②中,E中出现浑浊,再点燃酒精灯的目的______.
②若无装置C,对实验有影响的物质是______.
③检验第4种反应产物是否存在的实验方案:取D中白色固体于试管中______.
(3)数据分析:若在实验过程中至少需要8.8g二氧化碳参加反应,则最少需要含杂质20%的石灰石的质量是多少?(写出计算过程)
解:(1)①打开a关闭b,控制二氧化碳气体进入装置E,二氧化碳通入澄清石灰水,生成不溶于水的碳酸钙,石灰水变浑浊,反应的化学方程式为:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
②点燃酒精灯使装置D中的燃烧反应开始发生,打开b关闭a,使燃烧后气体依次通过装置F和G.钠与二氧化碳反应的反应物中仅含钠、碳、氧三种元素,由这三种元素组成的物质中呈黑色的只可能是单质碳,即装置D中生成的黑色固体为单质碳.装置G中氯化钯溶液出现黑色沉淀,结合资料④可知混合气体中含有CO;
③钠与二氧化碳反应生成的白色固体物质可能为氧化钠、碳酸钠等,加水溶解并加入石灰水,出现白色沉淀,说明白色固体物质中含有碳酸根,即含有碳酸钠;
(2)①E中出现浑浊,二氧化碳气体通入了装置E,说明了装置内已充满二氧化碳,即装置内的空气全部排出,再点燃酒精灯的目的:排尽装置内空气,防止钠与空气中的氧气反应;
②装置C干燥气体二氧化碳,若无该装置,二氧化碳气体中混有少量的水,资料“①Na是非常活泼的金属,常温下与O2、H2O等物质反应”表明水可以与装置D中的金属钠发生反应,对后面的探究实验产生影响;
③前面的探究已说明了猜想中的C、CO和Na2CO3的存在,因此,接下来所设计的探究实验就应该是说明白色固体中含有固体物质Na2O.根据资料“③Na2O是白色固体,与H2O反应生成NaOH”可以考虑使用酚酞试液进行检验,但由于Na2CO3存在影响,所以先使用资料“②碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应”中的氯化钙溶液处理溶液中的Na2CO3;
(3)设需要含杂质20%的石灰石的质量是x.
CaCO3CaO+CO2↑
100 44
x×80% 8.8g
x=25g
答:需要含杂质20%的石灰石的质量是25g.
故答案为:加水完全溶解,加入过量CaCl2溶液至不再产生沉淀,滴加酚酞试液,溶液呈红色.说明白色固体中含Na2O;
(1)①Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O; ②C;CO; ③Na2CO3;
(2)①排尽装置内空气,防止钠与空气中的氧气反应;
②水(或H2O);
③加水溶解,再加入足量的氯化钙溶液,充分反应后,向上层清液中滴加无色酚酞;
(3)25g.
分析:在质量守恒定律的基础上,对钠在二氧化碳中燃烧反应的生成物进行推测,并结合物质的性质设计实验验证物质的存在.题目涉及实验目的理解、根据要求进行物质检验的实验设计.
题图所示实验操作过程:石灰石和盐酸制得的二氧化碳气体经过B、C装置净化、干燥后,依次通过D、F、G装置,其中装置E可自由控制二氧化碳的通入与否.
装置的作用:装置B净化吸收混有的氯化氢气体;装置C干燥二氧化碳;装置D中发生钠在二氧化碳气体中的燃烧,可通过点燃灯加热来控制;装置E装有澄清石灰水检验二氧化碳,使用开关a控制;装置F盛有氢氧化钠溶液吸收混合气体中的二氧化碳,使用开关b控制;装置G盛有氯化钯溶液,检验气体CO的存在;最后用气球进行尾气收集处理.
点评:准确理解实验装置的作用,为明确实验操作和实验目的基础和前提.
②点燃酒精灯使装置D中的燃烧反应开始发生,打开b关闭a,使燃烧后气体依次通过装置F和G.钠与二氧化碳反应的反应物中仅含钠、碳、氧三种元素,由这三种元素组成的物质中呈黑色的只可能是单质碳,即装置D中生成的黑色固体为单质碳.装置G中氯化钯溶液出现黑色沉淀,结合资料④可知混合气体中含有CO;
③钠与二氧化碳反应生成的白色固体物质可能为氧化钠、碳酸钠等,加水溶解并加入石灰水,出现白色沉淀,说明白色固体物质中含有碳酸根,即含有碳酸钠;
(2)①E中出现浑浊,二氧化碳气体通入了装置E,说明了装置内已充满二氧化碳,即装置内的空气全部排出,再点燃酒精灯的目的:排尽装置内空气,防止钠与空气中的氧气反应;
②装置C干燥气体二氧化碳,若无该装置,二氧化碳气体中混有少量的水,资料“①Na是非常活泼的金属,常温下与O2、H2O等物质反应”表明水可以与装置D中的金属钠发生反应,对后面的探究实验产生影响;
③前面的探究已说明了猜想中的C、CO和Na2CO3的存在,因此,接下来所设计的探究实验就应该是说明白色固体中含有固体物质Na2O.根据资料“③Na2O是白色固体,与H2O反应生成NaOH”可以考虑使用酚酞试液进行检验,但由于Na2CO3存在影响,所以先使用资料“②碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应”中的氯化钙溶液处理溶液中的Na2CO3;
(3)设需要含杂质20%的石灰石的质量是x.
CaCO3CaO+CO2↑
100 44
x×80% 8.8g
x=25g
答:需要含杂质20%的石灰石的质量是25g.
故答案为:加水完全溶解,加入过量CaCl2溶液至不再产生沉淀,滴加酚酞试液,溶液呈红色.说明白色固体中含Na2O;
(1)①Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O; ②C;CO; ③Na2CO3;
(2)①排尽装置内空气,防止钠与空气中的氧气反应;
②水(或H2O);
③加水溶解,再加入足量的氯化钙溶液,充分反应后,向上层清液中滴加无色酚酞;
(3)25g.
分析:在质量守恒定律的基础上,对钠在二氧化碳中燃烧反应的生成物进行推测,并结合物质的性质设计实验验证物质的存在.题目涉及实验目的理解、根据要求进行物质检验的实验设计.
题图所示实验操作过程:石灰石和盐酸制得的二氧化碳气体经过B、C装置净化、干燥后,依次通过D、F、G装置,其中装置E可自由控制二氧化碳的通入与否.
装置的作用:装置B净化吸收混有的氯化氢气体;装置C干燥二氧化碳;装置D中发生钠在二氧化碳气体中的燃烧,可通过点燃灯加热来控制;装置E装有澄清石灰水检验二氧化碳,使用开关a控制;装置F盛有氢氧化钠溶液吸收混合气体中的二氧化碳,使用开关b控制;装置G盛有氯化钯溶液,检验气体CO的存在;最后用气球进行尾气收集处理.
点评:准确理解实验装置的作用,为明确实验操作和实验目的基础和前提.
练习册系列答案
相关题目