Question

化学小组的同学在课外读物中看到：“通常CO₂可作灭火剂，但有些物质（如Na）着火，不能有CO₂熄灭”．他们决定探究CO₂与Na反应的产物．
【提出猜想】CO₂与Na反应可生成5种物质：C、CO、Na₂O、Na₂CO₃、NaOH．
【查阅资料】①Na是非常活泼的金属，常温下与O₂、H₂O等物质反应．②Na₂O是白色固体，与H₂O反应生成NaOH．③向氯化钯（PdCl₂）溶液中通入CO，产生黑色沉淀．
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如图所示装置（部分夹持仪器已略去）

第一步：打开a，关闭b，由长颈漏斗注入稀盐酸，A中产生大量的气泡，E中出现浑浊．请写出A中反应的化学方程式：

 

；
第二步：当E中出现浑浊时，打开b，关闭a，点燃酒精灯，d中Na距剧烈燃烧，产生白烟，内壁附着黑色、白色固体，G中产生黑色沉淀．
【实验结论】反应的产物中一定有碳和

 

．
【实验反思】①B装置中盛放的饱和NaHCO₃溶液的作用是

 

；
②若无装置C，对实验有影响的物质是

 

；
③在第二步实验中，E中出现浑浊后，再点燃酒精灯的目的是

 

；
④大家一致认为最初猜想的物质中不可能有

 

，原因是

 

．
⑤为了确定白色固体的成分，小组同学继续设计实验方案：

实验方法	实验现象	实验结论
取D中白色固体于试管中，加水溶解，加入过量的   溶液，再滴入酚酞溶液．	溶液不变色	白色固体为Na2CO3， 没有Na2O

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,常见气体的检验与除杂方法,酸的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：根据题图所示实验操作过程：石灰石和盐酸制得的二氧化碳气体经过B、C装置净化、干燥后，依次通过D、F、G装置，其中装置E可自由控制二氧化碳的通入与否；
装置的作用：装置B净化吸收混有的氯化氢气体；装置C干燥二氧化碳；装置D中发生钠在二氧化碳气体中的燃烧，可通过点燃灯加热来控制；装置E装有澄清石灰水检验二氧化碳，使用开关a控制；装置F盛有氢氧化钠溶液吸收混合气体中的二氧化碳，使用开关b控制；装置G盛有氯化钯溶液，检验气体CO的存在；最后用气球进行尾气收集处理；
根据碳酸钠、氢氧化钠、氧化钠的性质对固体成分进行验证．

解答：解：【实验过程】①打开a关闭b，控制二氧化碳气体进入装置E，二氧化碳通入澄清石灰水，生成不溶于水的碳酸钙，石灰水变浑浊，反应的方程式为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
【实验结论】点燃酒精灯使装置D中的燃烧反应开始发生，打开b关闭a，使燃烧后气体依次通过装置F和G．钠与二氧化碳反应的反应物中仅含钠、碳、氧三种元素，由这三种元素组成的物质中呈黑色的只可能是单质碳，即装置D中生成的黑色固体为单质碳．装置G中氯化钯溶液出现黑色沉淀，结合资料④可知混合气体中含有CO；
【实验反思】①因为盐酸具有挥发性，因此装置B是净化吸收混有的氯化氢气体；
②装置C干燥气体二氧化碳，若无该装置，二氧化碳气体中混有少量的水，资料“①Na是非常活泼的金属，常温下与O₂、H₂O等物质反应”表明水可以与装置D中的金属钠发生反应，对后面的探究实验产生影响，因此对实验有影响的物质是水；
③E中出现浑浊，二氧化碳气体通入了装置E，说明了装置内已充满二氧化碳，即装置内的空气全部排出，避免空气中的水蒸气和CO₂对实验的影响；
④因为氧化钠易和水反应产生氢氧化钠，因此最初猜想的物质中不可能有氧化钠；
⑤钠与二氧化碳反应生成的白色固体物质可能为氧化钠、碳酸钠等，加水溶解并加入石灰水，出现白色沉淀，说明白色固体物质中含有碳酸根，即含有碳酸钠；前面的探究已说明了猜想中的C、CO和Na₂CO₃的存在，因此，接下来所设计的探究实验就应该是说明白色固体中含有固体物质Na₂O．根据资料“③Na₂O是白色固体，与H₂O反应生成NaOH”可以考虑使用酚酞试液进行检验，但由于Na₂CO₃存在影响，所以先使用资料“②碱性的Na₂CO₃溶液与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应”中的氯化钙溶液处理溶液中的Na₂CO₃，产生白色沉淀；
故答案为：
【实验过程】Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
【实验结论】CO
【交流反思】①吸收氯化氢杂质；②水；③将装置内的空气排尽，避免空气中的水蒸气和CO₂对实验的影响
；④氧化钠；氧化钠易和水反应产生氢氧化钠；⑤氯化钙．产生白色沉淀．

点评：本题属于信息型的实验探究题，难度不大，准确理解实验装置的作用，为明确实验操作和实验目的基础和前提．