Question

12．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如下裝置進行探究Na能否在CO₂中燃燒．

（1）飽和NaHCO₃溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，濃硫酸的作用干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）用酒精燈在試管底部加熱，Na在充滿CO₂氣體的試管里劇烈地燃燒，產(chǎn)生大量的白煙，試管底部有黑色物質(zhì)生成．試管冷卻后，試管壁上附著一層白色物質(zhì)．往試管中加水，白色物質(zhì)溶解于水，黑色物質(zhì)不溶．過濾，得到澄清的濾液．往濾液中加澄清石灰水，溶液變渾濁．再滴入稀HCl，溶液中有氣泡出現(xiàn)．則試管壁上附著的白色物質(zhì)是Na₂CO₃；已知濾紙上的黑色物質(zhì)為某種非金屬單質(zhì)，則該黑色物質(zhì)是C（或碳）；試寫出Na與CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
（3）經(jīng)稱量，上述實驗中所得黑色物質(zhì)為3.0g．若將等量的Na與水反應(yīng)，可得到標(biāo)況下氣體的體積為11.2L．

Answer 1

分析 要探究鈉能否在二氧化碳中燃燒，首先要制取純凈的二氧化碳，A裝置：制取二氧化碳，需除掉二氧化碳中混有的氯化氫氣體、水；B裝置：在除氯化氫氣體時，不能用氫氧化鈉溶液，因為氫氧化鈉會和二氧化碳反應(yīng)；C裝置：在除水時可以用濃硫酸作干燥劑；在點燃d裝置中的酒精燈前，必須除去系統(tǒng)內(nèi)的空氣，防止鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)；通過對生成物進行了探究實驗可得出鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈉和碳．
（1）石灰石和鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，鹽酸易揮發(fā)，裝置B的作用是除去二氧化碳中的氯化氫氣體，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、二氧化碳，濃硫酸的作用干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）用酒精燈在試管D底部加熱，鈉在充滿二氧化碳氣體的試管里劇烈地燃燒，產(chǎn)生大量的白煙溶解于水加澄清石灰水，溶液變渾濁．再滴入稀鹽酸，溶液中有氣泡出現(xiàn)為Na₂CO₃，黑色物質(zhì)不溶為C；
（3）上述實驗中所得3.0g黑色物質(zhì)為碳，根據(jù)4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C、2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑計算標(biāo)況下氣體的體積．

解答 解：（1）裝置B的作用是除去氯化氫氣體；在除氯化氫氣體時，不能用氫氧化鈉溶液，因為氫氧化鈉會和二氧化碳反應(yīng)，需用飽和碳酸氫鈉來吸收氯化氫反應(yīng)為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，濃硫酸具有吸水性，可以用濃硫酸做干燥劑來吸收水，
故答案為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）白色物質(zhì)滴入稀鹽酸，溶液中有氣泡出現(xiàn)，應(yīng)為Na₂CO₃，將濾紙上的黑色物質(zhì)干燥，點燃，其燃燒產(chǎn)物無色無味且能使澄清石灰水變渾濁，則玻璃管中的黑色物質(zhì)是碳，涉及反應(yīng)為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：Na₂CO₃；C（碳）；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（3）上述實驗中所得3.0g黑色物質(zhì)為碳，n（C）=$\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：
可得到標(biāo)況下氣體的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，
故答案為：11.2L．

點評 本題考查于性質(zhì)實驗方案的設(shè)計和探究，側(cè)重于鈉及其化合物基礎(chǔ)知識的考查，注意把握實驗原理和物質(zhì)的性質(zhì)，為解答該題的關(guān)鍵，答題時注意題給信息和反應(yīng)現(xiàn)象，注意仔細審題，題目難度中等．