题目内容

13.某学生为了探究钠与CO2的反应,利用如图装置进行实验.(已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd)

(1)请将上图各装置连接完整(填写装置中字母):c接f,g接d,e接a,b接h.
(2)若用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2,在加稀盐酸时,发现CaCO3与稀盐酸不能接触,而稀盐酸又不够了,为使反应能顺利进行,可向长颈漏斗中加入的试剂是BD.
A.H2SO4溶液      B.CCl4 C.苯      D.稀硝酸
(3)检查装置气密性并装好药品后,点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹,让CO2充满整个装置,当观察到装置⑤中澄清石灰水开始变浑浊时再点燃酒精灯.
(4)若反应过程中CO2足量,探究钠与CO2充分反应后,生成的固体物质的可能的情况,某同学提出以下猜想:
①生成的固体物质为Na2CO3
②生成的固体物质为Na2CO3和C的混合物
③生成的固体物质为Na2CO3和Na2O的混合物
④生成的固体物质为Na2O和C的混合物
你认为正确的是①②(填序号).
假如反应过程中有下列两种情况,分别写出两种情况下钠与CO2反应的化学方程式.
Ⅰ.装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀,装置①中固体成分只有一种,且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体:2Na+2CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO;
Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g,充分反应后,将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)CO2气体,且溶液中还有固体残留:4Na+3CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na2CO3+C.

分析 (1)根据实验目的,②为制取二氧化碳装置,实验室中常用碳酸钙与盐酸反应,二氧化碳中混有氯化氢,需要用装置④除去,然后用装置③干燥,然后在①中进行钠与二氧化碳的反应,然后用⑤检验反应产物,据此进行连接装置;
(2)所选试剂的作用是增大溶液体积,可以用稀硝酸,加入H2SO4溶液后生成硫酸钙微溶,会阻止反应进一步进行,由于四氯化碳的密度大于盐酸,也可以加入四氯化碳溶液,但是苯的密度小于盐酸,加入苯不能使稀盐酸与碳酸钙接触;
(3)二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀,当装置⑤中澄清石灰水变浑浊说明装置中空气已经排净;原因是空气中的二氧化碳、水与钠反应,需要排净空气,避免干扰实验;
(4)根据氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠分析;
Ⅰ.根据题干信息及反应现象判断反应物、生成物,然后写出反应的化学方程式;
Ⅱ.根据n=$\frac{m}{M}$计算出钠的物质的量,再根据n=$\frac{V}{22.4L/mol}$计算出标况下224mL二氧化碳的物质的量,从而得出反应后生成碳酸钠的物质的量;溶液中还有固体残留,该固体只能为C,说明钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和C,据此写出反应的化学方程式.

解答 解:(1)探究钠与CO2的反应,首先用盐酸和碳酸钙在②中反应制取二氧化碳气体,制取的二氧化碳中混有挥发出来的HCl,需要用装置④中的饱和碳酸氢钠溶液除去HCl,然后用③浓硫酸干燥,再在①中进行钠与二氧化碳的反应,最后用装置⑤检验反应产物,所以装置的连接顺序为:g、d、e、a(b)、b(a)、h,
故答案为:g、d、e、a(b)、b(a)、h;
(2)A.H2SO4溶液:加入H2SO4溶液后生成硫酸钙微溶,会阻止反应进一步进行,故A错误;
B.CCl4:四氯化碳的密度大于稀盐酸,加入四氯化碳后会,四氯化碳层在混合液下层,从而使盐酸与碳酸钙接触,故B正确;
C.苯:苯的密度小于盐酸,加入苯后,苯在混合液上层,无法使稀盐酸与碳酸钙接触,故C错误;
D.稀硝酸:加入稀硝酸后,可以增大溶液体积,使溶液与碳酸钙接触,故D正确;
故答案为:BD;
(3)钠化学性质比较活泼,能够与空气中的氧气、水反应,所以点燃酒精灯之前应需要打开弹簧夹,让CO2充满整个装置,以便排尽装置中的空气,避免空气中O2、H2O干扰实验;当装置装置⑤中澄清石灰水变浑浊时,证明装置中空气已经排净,
故答案为:装置⑤中澄清石灰水开始变浑浊;
(4)因为氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠,所以反应过程中CO2足量,探究钠与CO2充分反应不可能生成氧化钠固体,故①②可能,③④不可能;故答案为:①②;
Ⅰ.装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀,PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd,则黑色沉淀为Pd,钠与二氧化碳反应生成了CO;装置①中固体成分只有一种,且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,该气体为二氧化碳,则钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和CO,2Na+2CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO,
故答案为:2Na+2CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO;
Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g,钠的物质的量为:n(Na)=$\frac{0.46g}{23g/mol}$=0.02mol,
将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)CO2气体,二氧化碳的物质的量为:n(CO2)=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol,则反应后生成碳酸钠的物质的量为0.01mol,说明钠完全转化成了碳酸钠;
溶液中还有固体残留,根据化合价变化可知,残留的固体只能为C,则钠与二氧化碳反应生成了碳酸钠和C,反应的化学方程式为:4Na+3CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na2CO3+C,
故答案为:4Na+3CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na2CO3+C.

点评 本题通过探究钠与CO2的反应,考查了性质实验方案的设计原则,题目难度中等,正确理解题干信息为解答关键,注意掌握性质实验方案的设计原则,(4)为易错点,需要根据题中信息及反应现象判断反应物、生成物,试题充分考查了学生的分析、理解能力及综合应用所学知识的能力.

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滴定
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