Question

17．在化学课上，甲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．
【提出问题】黑色颗粒和白色物质是什么？
【进行猜想】甲认为黑色颗粒是炭（C），白色物质可能是Na₂O或Na₂CO₃或Na₂O、Na₂CO₃，乙同学还认为白色物质是氢氧化钠．
甲同学立刻认为乙同学的猜想是错误的，其理由是反应物中无氢元素．
【查阅资料】氧化钠为白色粉末，溶于水生成氢氧化钠：Na₂O+H₂O═2NaOH
【实验探究】甲同学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2	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】丙同学认为方案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．
方案2中CaCl₂还可以用其它物质代替吗？请你写出一种氯化钡或硝酸钙或硝酸钡等．
【得出结论】钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

Answer 1

分析 根据题干中信息可知，钠与二氧化碳中发生了反应生成一种黑色物质和一种白色物质；其中由于反应物含有钠元素、碳元素、氧元素，那么生成的物质也必须是含有这几种元素，那么黑色固体物质只能是炭，白色物质是什么？根据后面的实验结论和现象可猜到白色物质只能是Na₂CO₃，根据化学中质量守恒，决不可能是氢氧化钠，因为反应物中无氢元素；根据氢氧化钠、氧化钠和碳酸钠的性质可知，钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和碳．

解答 解：[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、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；方案2中CaCl₂的目的是除去碳酸钠，而且不引入碱性物质，所以可用氯化钡或硝酸钙或硝酸钡等物质代替．
故答案为：Na₂CO₃溶液显碱性也会使酚酞变红；氯化钡或硝酸钙或硝酸钡等；
[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 本题是一道综合性很强的实验探究题，主要考查学生的实验探究能力、分析问题和解决问题的实际能力．解答这种综合性强的探究题，关键是理解题意，找到准确的出发点定位．