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
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
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
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
C
C
CO
CO
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
Na2CO3
Na2CO3
(2)实验反思
①实验记录②中,E中出现浑浊,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
排尽装置内空气,防止钠与空气中的氧气反应

②若无装置C,对实验有影响的物质是
水(或H2O)
水(或H2O)

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
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
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)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)
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.
解答: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.
CaCO3
 高温 
.
 
CaO+CO2
100            44
x×80%         8.8g
100
x×80%
=
44
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.
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
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23、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.
[查阅资料]①Na是非常活泼的金属,常温下与O2、H2O等物质都能发生反应.
②Na2O是白色固体,与H2O反应生成NaOH.
③向氯化钯(PdCl2)溶液中通入CO,产生黑色沉淀.
[提出猜想]CO2与Na反应可能生成4种物质:C、CO、Na2O、Na2CO3
[实验过程]同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(部分夹持仪器已略去)
(B中盛有Na HCO3溶液除去可能产生的氯化氢气体)

实验记录如下:
序号 实验操作 主要实验现象 实验结论和解释
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
Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O
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,内壁还附着黑色固体;G中产生黑色沉淀. 产物中一定有:
C
CO
[交流反思]
(1)当E中出现浑浊时,再点燃酒精灯的目的是
将装置内的空气排尽,避免空气中的水蒸气和CO2对实验的影响
_.
(2)装置C中的药品是
浓硫酸;
.若无装置C,对实验有影响的物质是

(3)通过上述探究,你对燃烧的有关知识有什么新的认识(写一条即可)
燃烧不一定都需要氧气参与

[继续探究]为了检验D中白烟的成分,同学们又进行了如下探究:
实验操作 实验现象 结论
①取D中白色固体于试管中,加水溶解,振荡,再加入过量的氯化钙溶液. 出现白色沉淀 D中白色固体是
Na2CO3
,而不是
Na2O
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加
无色酚酞溶液
无明显现象
32、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C】O2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CuCl2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
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
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
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
C

CO
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
Na2CO3
(2)实验反思
①实验记录②中,E中出现浑浊,再点燃酒精灯的目的是
排出装置中的空气,防止空气的干扰;

②若无装置C,对实验有影响的物质是

③检验第4种物质是否存在的实验方案:取D中白色固体于试管中,
加水溶解,加入过量的CaCl2溶液.若溶液变红,则产物中有Na2O;若溶液不变色,则产物中没有Na2O
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和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向氯化钯(PdCl2)溶液中通入CO,产生黑色沉淀.
③Na2CO3是白色固体,易溶于水,能与CaCl2溶液发生反应,化学方程式为:Na2CO3+CaCl2    CaCO3↓+2NaCl
④Na2O是白色固体,与H2O反应生成NaOH.
⑤CaCl2、NaCl、Na2CO3、NaOH四种溶液分别与无色酚酞溶液作用比较:
分别向右侧溶液中
加入无色酚酞溶液
CaCl2 NaCl Na2CO3 NaOH
主要实验现象 无色 无色 由无色变为红色 由无色变为红色
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(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 实验结论及解释
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
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O
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
C
C
CO
CO
取D中白色固体于试管中,加水溶解,再加入CaCl2溶液 产生白色沉淀 反应产物还有
Na2CO3
Na2CO3
(2)实验反思
①实验记录②中,E中出现浑浊再点燃酒精灯的目的是
排出装置中的空气,防止空气的干扰
排出装置中的空气,防止空气的干扰

②装置B、C的作用是
得到纯净的二氧化碳
得到纯净的二氧化碳

③检验第4种物质是否存在的实验方案:取D中白色固体于试管中,
加水溶解,加入过量的CaCl2溶液使沉淀完全,静置后向上层清液中滴加酚酞溶液.若溶液变红,则产物中有Na2O;若溶液不变色,则产物中没有Na2O
加水溶解,加入过量的CaCl2溶液使沉淀完全,静置后向上层清液中滴加酚酞溶液.若溶液变红,则产物中有Na2O;若溶液不变色,则产物中没有Na2O

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