Question

12．某研究性学习小组设计了如下装置进行探究Na能否在CO₂中燃烧．

（1）饱和NaHCO₃溶液中发生反应的化学方程式为NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，浓硫酸的作用干燥CO₂气体（或除水蒸气）；
（2）用酒精灯在试管底部加热，Na在充满CO₂气体的试管里剧烈地燃烧，产生大量的白烟，试管底部有黑色物质生成．试管冷却后，试管壁上附着一层白色物质．往试管中加水，白色物质溶解于水，黑色物质不溶．过滤，得到澄清的滤液．往滤液中加澄清石灰水，溶液变浑浊．再滴入稀HCl，溶液中有气泡出现．则试管壁上附着的白色物质是Na₂CO₃；已知滤纸上的黑色物质为某种非金属单质，则该黑色物质是C（或碳）；试写出Na与CO₂反应的化学方程式：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
（3）经称量，上述实验中所得黑色物质为3.0g．若将等量的Na与水反应，可得到标况下气体的体积为11.2L．

Answer 1

分析 要探究钠能否在二氧化碳中燃烧，首先要制取纯净的二氧化碳，A装置：制取二氧化碳，需除掉二氧化碳中混有的氯化氢气体、水；B装置：在除氯化氢气体时，不能用氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠会和二氧化碳反应；C装置：在除水时可以用浓硫酸作干燥剂；在点燃d装置中的酒精灯前，必须除去系统内的空气，防止钠与空气中的氧气反应；通过对生成物进行了探究实验可得出钠与二氧化碳反应生成了碳酸钠和碳．
（1）石灰石和盐酸反应制取二氧化碳，盐酸易挥发，装置B的作用是除去二氧化碳中的氯化氢气体，碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，浓硫酸的作用干燥CO₂气体（或除水蒸气）；
（2）用酒精灯在试管D底部加热，钠在充满二氧化碳气体的试管里剧烈地燃烧，产生大量的白烟溶解于水加澄清石灰水，溶液变浑浊．再滴入稀盐酸，溶液中有气泡出现为Na₂CO₃，黑色物质不溶为C；
（3）上述实验中所得3.0g黑色物质为碳，根据4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C、2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑计算标况下气体的体积．

解答 解：（1）装置B的作用是除去氯化氢气体；在除氯化氢气体时，不能用氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠会和二氧化碳反应，需用饱和碳酸氢钠来吸收氯化氢反应为：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，浓硫酸具有吸水性，可以用浓硫酸做干燥剂来吸收水，
故答案为：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；干燥CO₂气体（或除水蒸气）；
（2）白色物质滴入稀盐酸，溶液中有气泡出现，应为Na₂CO₃，将滤纸上的黑色物质干燥，点燃，其燃烧产物无色无味且能使澄清石灰水变浑浊，则玻璃管中的黑色物质是碳，涉及反应为4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案为：Na₂CO₃；C（碳）；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（3）上述实验中所得3.0g黑色物质为碳，n（C）=$\frac{3g}{12g/mol}$=0.25mol，由4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C可知：n（Na）=4×0.25mol=1mol，由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑可知：
可得到标况下气体的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，
故答案为：11.2L．

点评 本题考查于性质实验方案的设计和探究，侧重于钠及其化合物基础知识的考查，注意把握实验原理和物质的性质，为解答该题的关键，答题时注意题给信息和反应现象，注意仔细审题，题目难度中等．