Question

某興趣小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)完Mg與CO₂的反應(yīng)后，預(yù)測金屬鈉也能在CO₂中燃燒，為了確定鈉在CO₂中燃燒的產(chǎn)物，該小組成員設(shè)計了下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．

已知：PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd，反應(yīng)方程式如下：PdCl₂+CO+H₂O═Pd↓（黑色）+2HCl+CO₂
請回答下列問題：
（1）如果將實(shí)驗(yàn)室中用稀鹽酸與石灰石反應(yīng)制備的CO₂用于該實(shí)驗(yàn)探究，那么上述實(shí)驗(yàn)裝置中，裝置2和裝置3中分別盛放的試劑為

 

和

 

．
（2）為了使制備CO₂的反應(yīng)能“隨開隨用，隨關(guān)隨�！�，上圖中虛線方框內(nèi)可以選用以下

 

裝置（填字母代號）．
（3）檢查裝置的氣密性完好并裝好藥品后，打開虛線方框中裝置的開關(guān)，待裝置5中出現(xiàn)

 

的現(xiàn)象時，再點(diǎn)燃酒精燈，這步操作的目的是

 

．
（4）該興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)前做了以下討論：
①若裝置6中有黑色沉淀生成，裝置4中殘留固體（只有一種物質(zhì)）加鹽酸后產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則鈉與CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②若裝置6中無明顯現(xiàn)象，裝置4中殘留固體（有兩種物質(zhì)）加鹽酸后也產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則鈉與CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）指導(dǎo)老師認(rèn)為，不僅要檢驗(yàn)殘留固體中是否有碳酸鈉，還要檢驗(yàn)其中是否有氧化鈉和碳．當(dāng)確認(rèn)鈉充分反應(yīng)后，請你設(shè)計一個簡單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證裝置4中的殘留固體中是否含有Na₂CO₃、Na₂O和C（試劑任選）．（下表可以不填滿，也可以增補(bǔ)）
操作步驟
現(xiàn)象和結(jié)論
（1）取少量殘留固體

 

（2）

 

（3）

 

…

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

分析：（1）由實(shí)驗(yàn)方案圖可知裝置2是除去二氧化碳中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液，裝置3是除去二氧化碳中的水蒸氣，應(yīng)用濃硫酸溶液；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關(guān)隨�！钡奶攸c(diǎn)，應(yīng)該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置；
（3）由實(shí)驗(yàn)方案圖可知，1為二氧化碳發(fā)生裝置，4為二氧化碳與鈉反應(yīng)裝置，加入4裝置的二氧化碳應(yīng)干燥，沒有其它，故裝置2是除去二氧化碳其它中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液，3為干燥裝置，吸收水蒸氣．反應(yīng)需要排盡裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)5裝置中產(chǎn)生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱4處的酒精燈發(fā)生反應(yīng)；
（4）①由題意可知，裝置4中的殘留固體（只有一種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說明生成碳酸鈉，裝置6中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應(yīng)物為碳酸鈉和CO；
②裝置4中殘留固體（有兩種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C；
（5）根據(jù)C不溶于水分析，將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，在所得水溶液中加入過量BaCl₂溶液，有沉淀生成，說明有Na₂CO₃生成；過濾，用pH試紙檢驗(yàn)濾液，若濾液呈堿性，則殘留固體中含有Na₂O．

解答： 解：（1）由實(shí)驗(yàn)方案圖可知，1為二氧化碳發(fā)生裝置，4為二氧化碳與鈉反應(yīng)裝置，加入4裝置的二氧化碳應(yīng)干燥，沒有其它，故裝置2是除去二氧化碳中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液，裝置3是除去二氧化碳中的水蒸氣，應(yīng)用濃硫酸溶液，
故答案為：飽和碳酸氫鈉；濃硫酸；
（2）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關(guān)隨停”的特點(diǎn)，應(yīng)該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，A中只能控制反應(yīng)的速率，但不能控制反應(yīng)的隨時進(jìn)行與停止；而C中當(dāng)打開止水夾時，酸就和有孔塑料板上的石灰石反應(yīng)生成氣體，當(dāng)關(guān)閉止水夾時，生成的氣體就無法從導(dǎo)管中排出，從而使裝置內(nèi)的壓強(qiáng)增大，把酸液擠到長頸漏斗中，使固液分離，故選：C；
（3）由分析可知，反應(yīng)需要排盡裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)裝置5中澄清的石灰水變渾濁，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱4處的酒精燈發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：白色沉淀（渾濁）；排出裝置中的空氣，防止空氣中的O₂、CO₂、H₂O等干擾實(shí)驗(yàn)；
（4）①由題意可知，裝置4中的殘留固體（只有一種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說明生成碳酸鈉，裝置6中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應(yīng)物為碳酸鈉和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO，故答案為：2Na+2CO₂=Na₂CO₃+CO；
②裝置4中殘留固體（有兩種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C，反應(yīng)的方程式為4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂=2Na₂CO₃+C；
（5）將4中固體加足量水，有不溶黑色固體，則生成物中有C，在所得水溶液中加入過量BaCl₂溶液，有沉淀生成，說明有Na₂CO₃生成；過濾，用pH試紙檢驗(yàn)濾液，若濾液呈堿性，則殘留固體中含有Na₂O．
故答案為：（1）溶于足量水中，若有黑色不溶物則證明殘留固體中有C
（2）將步驟（1）所得混合物過濾，向?yàn)V液中加入足量BaCl₂溶液（或CaCl₂溶液），若出現(xiàn)白色沉淀，證明殘留固體中有Na₂CO₃
（3）將步驟（2）所得混合物過濾，向?yàn)V液（或取上層清液）中滴加幾滴酚酞，若溶液變紅，則證明殘留物中含有Na₂O

點(diǎn)評：本題聯(lián)系學(xué)生感興趣的實(shí)際新知識，有助于學(xué)生能力的考查，必須活學(xué)活用才能解好這類有新意的試題．