Question

4．金属钠很软，可以用刀切割．切开外皮后，可以看到钠具有银白色的金属光泽．钠是热和电的良导体．钠的密度是0.97g/cm³，比水的密度小，钠的熔点是97.81℃，沸点是882.9℃．将金属钠放入水中，可以反应生成NaOH和H₂；钠跟氧气混合加热生成淡黄色的过氧化钠（Na₂O₂）固体，钠跟CO₂在加热条件下反应生成碳酸钠和单质碳．

（1）小旻用图A装置做钠跟氧气反应实验，观察到生成物中有黑色固体，则黑色固体是C（化学式），试写出该黑色固体生成的对应的化学方程式4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
（2）反应中需要的CO₂来源于哪里呢？小莉进行了下列探究．
猜想①：CO₂的来源于空气；猜想②：CO₂的来源于酒精燃烧；在上述两种来源中，②（填序号）是CO₂的主要来源．用图B和C装置进行对比实验的目的是验证空气中CO₂是否参与反应（或验证猜想）．

Answer 1

分析 （1）CO₂的来源分析是难点，要从反应的环境来全面分析．从整个反应环境来分析CO₂的来源有两个，一是来源空气中，但量比较少．二是酒精灯燃烧产生CO₂，产生的量要远大于空气中的量．
（2）验证实验设计的关键要建立对比实验．本题主要是要验证空气中CO2是否参加反应，所以对比实验应该是“用纯氧代替空气做实验，然后对比结果”．

解答 解：（1）用图A装置做钠跟氧气反应实验，因为是在空气里进行的，可能发生两个反应：
①钠跟氧气混合加热生成淡黄色的过氧化钠（Na₂O₂）固体，2Na+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂O₂ 
②钠跟CO₂在加热条件下反应生成碳酸钠和单质碳，4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
综合以上分析黑色固体只可能是碳；
（2）从整个反应环境来分析CO₂的来源有两个，一是来源空气中，但量比较少．二是酒精灯燃烧产生CO₂，产生的量要远大于空气中的量．应该是主要来源．
所以可以猜想CO₂的来源①空气成分．②酒精燃烧，且②是CO₂的主要来源．
通过B装置反应后测出试管的质量、通过C装置反应后也测出试管的质量，对比两个数值可以证明空气中的CO₂是否参与反应，同时也就证明那个猜想正确．
所以用装置B和C主要目的是用来证明猜想或空气中CO₂是否参与反应．
故填：（1）C；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（2）①空气；②酒精燃烧；②；验证空气中CO₂是否参与反应（或验证猜想）．

点评 本题是根据信息设计的一道综合性实验题，考查了学生整理信息及设计实验的能力．