题目内容

3.《消防知识手册》中指出:活泼金属(如镁、钙、钠)燃烧而引发的火灾不能用CO2灭火.小明和小白想是不是活泼金属能与CO2反应呢?于是他们向化学老师要了一小块金属钠和其它必要的药品及仪器(如图所示),并按下列步骤进行实验探究:

(1)小明制取并收集干燥的CO2应选用上图中的D装置(填装置代号);
(2)小明同学将燃烧的钠迅速伸入到盛有CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上粘附着白色物质.
【困惑】黑色颗粒和白色物质是什么呢?
【猜想】小明认为黑色颗粒是炭,白色物质可能是Na2O或Na2CO3或Na2O和Na2CO3,小白同学还认为白色物质是氢氧化钠.小明立刻认为小白的猜想是错误的,其理由是反应物中无氢元素.
【实验探究】小明对白色物质进行实验探究.
实验方案实验操作实验现象结论
方案1取样品少量于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞试液溶液变成红色白色物质为Na2O
方案2①取样品少量于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液出现白色沉淀白色物质是Na2CO3.
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液无明显现象
【反思评价】小丽认为方案1得到的结论不正确,其理由是Na2CO3溶液显碱性也会使酚酞变红.
【结论】钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为4Na+3CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na2CO3+C.

分析 (1)考查二氧化碳的实验室制法和收集方法;
(2)根据质量守恒定律,分析钠在氧气中燃烧所得白色固体的为何物,并结合材料中氧化钠的介绍和碳酸钠的性质,通过实验探究进行检验.

解答 解:(1)实验室制取二氧化碳的方法:碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳和水,属于固体和液体反应制取气体,因此选择B.由于二氧化碳的密度比空气大,所以收集应该采取向上排空气法,既选择D.故填:D;
(2)[进行猜想]反应前两种物质二氧化碳和钠中共Na、C、O三种元素,根据质量守恒定律,反应前后元素不变,可判断燃烧中产生的黑色物质可能为炭(C),白色固体为NaO或Na2CO3或是Na2O、Na2CO3两种物质的混合物;而不可能是NaOH,因为反应前并不含有H元素以;
故答案为:炭(C),Na2CO3,Na2O和Na2CO3,反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律,答案合理即可);
[实验探究]加入CaCl2溶液出现白色沉淀,说明溶液中含有碳酸钠;碳酸钠完全反应后,向溶液中滴加酚酞无明显现象,说明溶液中不含有氢氧化钠,因此原白色固体中不含有Na2O;
故答案为:Na2CO3;
[反思评价]碳酸钠溶液呈碱性也可以使无色酚酞变红,因此,不能得出溶液一定含氢氧化钠的结论,即不能由此判断白色固体为氧化钠;
故答案为:Na2CO3溶液显碱性也会使酚酞变红;
[得出结论]根据探究过程可知,钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和炭;
故答案为:4Na+3CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na2CO3+C.

点评 碳酸钠与氯化钙反应,生成碳酸钙沉淀和氯化钠,而氯化钠溶液、氯化钙溶液均呈中性,不再影响用酚酞检验溶液中是否存在氢氧化钠.

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