Question

根據(jù)Mg與CO₂的反應(yīng)推測(cè)，Na也能在CO₂中燃燒，且固體產(chǎn)物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種。某興趣小組用如下裝置開展兩個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)探究。

【實(shí)驗(yàn)I】引發(fā)CO₂與Na反應(yīng)。操作步驟為：
①按圖連接裝置，檢驗(yàn)裝置氣密性，并往各裝置中加入試劑；      
②打開裝置a上活塞一段時(shí)間；
③點(diǎn)燃d處酒精燈，使CO₂與Na充分反應(yīng)。停止加熱，繼續(xù)通氣體使雙通管冷卻。
回答下列問題：
（1）裝置a中用到的玻璃儀器有試管和                      ；
（2）裝置b中裝入的試劑是　　　　　　　　　　　          ；
（3）裝置c的作用是　　　　　　　　　　　          ；
（4）步驟②中，當(dāng)觀察到　　　　　　　　　                時(shí)，才能進(jìn)入步驟③。
【實(shí)驗(yàn)Ⅱ】探究反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)機(jī)理。取反應(yīng)后雙通管中固體物質(zhì)29.2 g進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①仔細(xì)觀察固體，發(fā)現(xiàn)有黑色顆粒；
②將固體溶于足量的水并過濾、洗滌，得到1.8 g濾渣（干燥）；
③將濾液加水稀釋配成250 mL的溶液；
④取少量③的溶液，先加足量BaCl₂溶液，觀察到白色沉淀,所得固體質(zhì)量為3.94g；再加幾滴酚酞試液，溶液變紅；
⑤取25.00 mL③的溶液，滴加甲基橙作為指示劑，用3.0 mol·L^-1鹽酸滴定，消耗鹽酸體積為20.00 mL。
回答下列問題：
（5）如何判斷⑤中的滴定終點(diǎn)　　　　　　　　　　　                   
（6）反應(yīng)后裝置d中的固體物質(zhì)為　　　　　　　　　　　     ；通過計(jì)算分析：29.2 g殘留固體中，各組分的質(zhì)量各是多少?　　　　　　　　                   

Answer 1

（1）長(zhǎng)頸漏斗（2分,多答導(dǎo)管不扣分）
（2）飽和NaHCO₃溶液     （2分）
（3）干燥CO₂（2分）
（4）e處澄清石灰水變渾濁 （2分）
（5）當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí)溶液恰好由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色。（2分）
（6）C、Na₂O、Na₂CO₃（3分）C：1.8g；Na₂O：6.2g；Na₂CO₃：21.2g（3分）

試題分析：（1）從圖中可以看出a中的玻璃儀器有試管和長(zhǎng)頸漏斗，二者構(gòu)成了簡(jiǎn)易啟普發(fā)生器。
（2）本題要探究的是Na在CO₂中燃燒的產(chǎn)物，所以Na與CO₂ 反應(yīng)位置應(yīng)該在d中的硬質(zhì)玻璃管中，所以CO₂ 從左邊通入。因此a裝置是CO₂制取裝置，實(shí)驗(yàn)中用鹽酸和石灰石反應(yīng)制取。制得的CO₂ 混有水蒸氣和HCl氣體，所以要除雜，防止其他的雜質(zhì)氣體與鈉反應(yīng)，所以b裝置可以除去HCl氣體，應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液。
（3）c裝置除水蒸氣，干燥二氧化碳。
（4）為了防止空氣中的氧氣參與反應(yīng)，應(yīng)在反應(yīng)之前先通二氧化碳?xì)怏w排除空氣，所以當(dāng)看到e處澄清石灰水變渾濁，則說明裝置已充滿二氧化碳?xì)怏w。
（5）因?yàn)樗岬味▔A，用甲基橙作指示劑，所以滴定終點(diǎn)時(shí)甲基橙的顏色應(yīng)該為黃色變?yōu)槌壬�，所以判定終點(diǎn)是：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí)溶液恰好由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色。
（6）步驟①將固中得到1.8g濾渣（干燥）為不溶物碳。
步驟③中最終所得固體質(zhì)量為3.94g為碳酸鋇，說明反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳元素守恒可知，碳酸鈉的物質(zhì)的量=3.94g/197g/mol=0.02mol，故29.2g固體物質(zhì)中n(Na₂CO₃)=0.02mol×250ml/25ml=0.2mol，m(Na₂CO₃)=0.2mol×106g/mol=21.2g。
步驟④中鹽酸滴定碳酸鈉，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.02mol×2=0.04mol，實(shí)際消耗HCl為3.0mol?L^-1×0.020L=0.06mol，大于0.02mol，故溶液中含有氫氧化鈉，說明反應(yīng)中有氧化鈉生成，滴定中氫氧化鈉消耗的HCl為0.06mol-0.04mol=0.02mol，根據(jù)鈉離子守恒可知氧化鈉的物質(zhì)的量n(Na₂O)=0.02mol/2=0.01mol，其質(zhì)量為m(Na₂O)=0.1mol×62g/mol=6.2g，且1.8g+21.2g+6.2g=29.2g，等于所取固體物質(zhì)的質(zhì)量，故生成為C、Na₂O和Na₂CO₃。