Question

【題目】某同學為了探究鈉與CO2的反應，利用如圖裝置進行實驗。（已知PdCl2能被CO還原為黑色的Pd）

（1）裝置②中用稀鹽酸與CaCO3反應制備CO2，在加稀鹽酸時，發現CaCO3與稀鹽酸不能接觸，而稀鹽酸又不夠了，為使反應能順利進行，可向長頸漏斗中加入的試劑是_______。

A. H2SO4溶液 B. CCl4 C. 苯 D. 稀硝酸

（2）請將圖中各裝置按順序連接（填裝置接口字母）：c接______，______接____，____接______，____接____。

（3）裝置④的作用是__________。

（4）檢查完裝置氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈之前應進行的操作是打開彈簧夾，讓CO2充滿整個裝置，當觀察到_________時再點燃酒精燈。

（5）若反應過程中CO2足量，鈉與CO2充分反應后，生成的固體物質可能有多種情況，該同學提出以下猜想：

①生成的固體物質為Na2CO3

②生成的固體物質為Ns2CO3和C的混合物

③生成的固體物質為Ns2CO3和Na2O的混合物

④生成的固體物質為Ns2O和C的混合物

假如反應過程中有下列兩種情況：

I. 觀察到裝置⑤PdCl2溶液中有黑色沉淀，若裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸可產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，寫出該情況下鈉與CO2反應的化學方程式____。

II. 裝置①中鈉的質量為0.46g，充分反應后，將裝置①中的固體加入足量的稀鹽酸中產生224ml（標準狀況）CO2氣體，溶液中殘留固體的質量為___________。

（6）設計實驗方案證明裝置①中加入的金屬鈉部分被氧化____________。

Answer 1

【答案】BDfgdeabh吸收HCl氣體裝置⑤中澄清石灰水開始變渾濁2Na+2CO2Na2CO3+CO0.06g準確稱取0.46g金屬鈉樣品，并投入足量水中，測得收集到的氣體體積小于224ml（標準狀況下測量）

【解析】

(1)A．H2SO4溶液：加入H2SO4溶液后，增大了鹽酸的體積，但硫酸和碳酸鈣反應生成硫酸鈣微溶覆蓋在碳酸鈣表面阻止反應進一步發生，故A錯誤；B．CCl4：四氯化碳的密度大于稀鹽酸，加入四氯化碳后會，四氯化碳層在混合液下層，從而使鹽酸與碳酸鈣接觸，故B正確；C．苯：苯的密度小于鹽酸，加入苯后，苯在混合液上層，無法使稀鹽酸與碳酸鈣接觸，故C錯誤；D．稀硝酸：加入稀硝酸后，可以增大溶液體積，使溶液與碳酸鈣接觸，故D正確；故答案為BD；

(2)探究鈉與CO2的反應，首先用鹽酸和碳酸鈣在②中反應制取二氧化碳氣體，制取的二氧化碳中混有揮發出來的HCl，需要用裝置④中的飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl，然后用③濃硫酸干燥，再在①中進行鈉與二氧化碳的反應，最后用裝置⑤檢驗反應產物，所以裝置的連接順序為：f、g、d、e、a(b)、b(a)、h；
(3)裝置④的作用是吸收二氧化碳中混有的HCl氣體；

(4)鈉化學性質比較活潑，能夠與空氣中的氧氣、水反應，所以點燃酒精燈之前應需要打開彈簧夾，讓CO2充滿整個裝置，以便排盡裝置中的空氣，避免空氣中O2、H2O干擾實驗；當裝置裝置⑤中澄清石灰水變渾濁時，證明裝置中空氣已經排凈，
故答案為：裝置⑤中澄清石灰水開始變渾濁；
(5)Ⅰ．裝置⑤PdCl2溶液中觀察到有黑色沉淀，PdCl2能被CO還原得到黑色的Pd，則黑色沉淀為Pd，鈉與二氧化碳反應生成了CO；裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體為二氧化碳，則鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和CO，2Na+2CO2Na2CO3+CO；
Ⅱ．裝置①中鈉的質量為0.46 g，鈉的物質的量為：n(Na)==0.02 mol，將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產生224 mL(標準狀況)CO2氣體，二氧化碳的物質的量為：n(CO2)==0.01 mol，則反應后生成碳酸鈉的物質的量為0.01mol，說明鈉完全轉化成了碳酸鈉；
溶液中還有固體殘留，根據化合價變化可知，殘留的固體只能為C，則鈉與二氧化碳反應生成了碳酸鈉和C，反應的化學方程式為：4Na+3CO22Na2CO3+C，生成C的物質的量為0.01 mol÷2=0.005 mol，質量為0.005 mol×12 g/mol=0.06 g；

(6)準確稱取0.46g金屬鈉樣品，并投入足量水中，測得收集到的氣體體積小于224ml(標準狀況下測量)，即可證明裝置①中加入的金屬鈉部分被氧化。

點晴：正確理解題干信息為解答關鍵，注意掌握性質實驗方案的設計原則，(4)為易錯點，根據實驗目的：探究鈉與CO2的反應，設計實驗方案，完成正確的儀器連接順序，②為制取二氧化碳裝置，實驗室中常用碳酸鈣與鹽酸反應，二氧化碳中混有氯化氫，需要用裝置④除去，然后用裝置③干燥，然后在①中進行鈉與二氧化碳的反應，然后用⑤檢驗反應產物，據此進行連接裝置并分析解題。