Question

2．某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO₂发生反应，推测活泼金属钠也能与CO₂发生反应，因此兴趣小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究（尾气处理装置已略去）．已知：常温下，CO能使一些化合物中的金属离子还原，例如：PdCl₂+CO+H₂O═Pd↓+CO₂+2HCl．反应生成黑色的金属钯，此反应也可用来检测微量CO的存在．请回答下列问题：

（1）通常实验室制取CO₂气体，为了使制气装置能“随开随用，随关随停”，图A处应选用的装置是Ⅲ（填写“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．若要制取干燥、纯净的CO₂气体，装置B、C中各盛放的试剂分别为饱和NaHCO₃、浓H₂SO₄．
（2）装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是打开Ⅲ的导气管活塞，先通一会CO₂气体．待装置E（填写字母）中出现浑浊现象时，再点燃酒精喷灯，这步操作的目的是排出该装置中的空气，避免空气中氧气、水蒸气影响探究二氧化碳和钠反应．
（3）假设CO₂气体为足量，在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况，请分析并回答问题：
①若装置F中溶液无明显变化，装置D中生成两种固体物质，取少量固体生成物与盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
②若装置F中有黑色沉淀生成，装置D中只生成一种固体物质，取少量该固体与盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式（需注明正确的反应条件）是2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．
（4）请用文字简要说明你判断②中D装置生成固体的成分是钠的正盐还是酸式盐生成正盐，理由：因为根据质量守恒定律可知，反应物共有三种元素，没有氢元素，因此不能生成酸式盐．

Answer 1

分析 （1）实验室常用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，制取气体的装置能“随开随用，随关随停”，是利用的启普发生器原理分析选择装置，制得的二氧化碳中含有氯化氢和水蒸气，利用装置B除氯化氢，利用装置C除水蒸气；
（2）为避免空气的影响，实验前先通二氧化碳充满装置后，再点燃酒精喷灯；
（3）①装置F中无明显现象，证明没有CO生成，装置D中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C；
②装置D中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，装置F中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应产物为碳酸钠和CO；
（4）根据反应物的成分和质量守恒解答．

解答 解：（1）实验室常用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；制取气体的装置能“随开随用，随关随停”，是利用的启普发生器原理分析选择装置；制得的二氧化碳中含有氯化氢和水蒸气，利用装置B饱和NaHCO₃除氯化氢，利用装置C浓H₂SO₄除水蒸气；
故答案为：Ⅲ；饱和NaHCO₃；浓H₂SO₄；
（2）为了避免空气中氧气、水蒸气影响探究二氧化碳和钠反应的产物分析，需要先把装置中空气排出，所以打开Ⅲ的导气管活塞，先通一会CO₂气体，使装置充满二氧化碳气体后再点燃酒精喷灯；
故答案为：打开Ⅲ的导气管活塞，先通一会CO₂气体；E；浑浊；排出该装置中的空气，避免空气中氧气、水蒸气影响探究二氧化碳和钠反应；
（3）①装置F中无明显现象，证明没有CO生成，装置D中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，
其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C，反应的方程式为4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
故答案为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
②由题意可知，装置D中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，
装置F中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应产物为碳酸钠和CO，反应的化学方程式为2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；
故答案为：2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；
（4）根据质量守恒定律可知，反应物CO₂和Na中共有三种元素，没有氢元素，因此不能生成酸式盐，只能生成正盐；
故答案为：生成正盐；因为根据质量守恒定律可知，反应物共有三种元素，没有氢元素，因此不能生成酸式盐．

点评 本题考查了实验装置的选择，物质性质的实验设计验证分析应用，主要是钠及其化合物性质的判断理解，掌握基础是关键，题目难度中等．