Question

（8分）化学小组同学在课外读物中看到：“通常CO₂可作灭火剂，但有些物质（如Na）着火，不能用CO₂熄灭。”他们决定探究CO₂与Na反应的产物。
【提出猜想】CO₂与Na反应可能生成4种物质：C、CO、Na₂O和Na₂CO₃。
【查阅资料】
① Na是非常活泼的金属，常温下与O₂、H₂O等物质反应。
②向氯化钯（PdCl₂）溶液中通入CO，产生黑色沉淀。
③Na₂CO₃是白色固体，易溶于水，能与CaCl₂溶液发生反应，化学方程式为：Na₂CO₃+CaCl₂=    CaCO₃↓+2NaCl
④Na₂O是白色固体，与H₂O反应生成NaOH。
⑤CaCl₂、NaCl、Na₂CO₃、NaOH四种溶液分别与无色酚酞溶液作用比较：

分别向右侧溶液中 加入无色酚酞溶液	CaCl2	NaCl	Na2CO3	NaOH
主要实验现象	无色	无色	由无色变为红色	由无色变为红色

【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(部分夹持仪器已略去)。

（1）实验记录

序号	实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	打开a，关闭b，由长颈漏斗注入稀盐酸	A中产生大量气泡 E中出现浑浊	E中反应的化学方程式为
②	当E中出现浑浊时，打开b，关闭a，点燃酒精灯	D中Na剧烈燃烧，产生白烟 内壁附着黑色、白色固体 G中产生黑色沉淀	反应产物一定 有    和
③	取D中白色固体于试管中，加水溶解，再加入CaCl2溶液	产生白色沉淀	反应产物还有

（2）实验反思
① 实验记录②中，E中出现浑浊再点燃酒精灯的目的是       。
② 装置B、C的作用是       。
③ 检验第4种物质是否存在的实验方案：取D中白色固体于试管中，       。

Answer 1

（1）① CO₂ + Ca(OH)₂ ="===" CaCO₃↓ + H₂O 
② C   CO   
③ Na₂CO₃
（2）① 排出装置中的空气，防止空气的干扰
② 得到纯净的二氧化碳
③ 加水溶解，加入过量的CaCl₂溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞溶液。若溶液变红，则产物中有Na₂O；若溶液不变色，则产物中没有Na₂O(2分)。其他答案合理得分。

试题分析：（1）①打开a，关闭b，由长颈漏斗注入稀盐酸时，稀盐酸与石灰石反应，生成气体二氧化碳，故可见A中产生大量气泡；生成的二氧化碳气体进入装置E，即二氧化碳通入澄清石灰水，生成不溶于水的碳酸钙沉淀，故石灰水变浑浊，E中反应的化学方程式为CO₂ + Ca(OH)₂ =CaCO₃↓+H₂O。
②当E中出现浑浊时，点燃酒精灯使装置D中的燃烧反应开始发生；打开b，关闭a，可使燃烧后的气体依次通过装置F和G；由于D中的钠与二氧化碳这两种反应物中仅含钠、碳、氧三种元素，结合质量守恒定律（化学变化过程中元素种类不变），故生成物也应是由这三种元素组成的物质，其中呈黑色的固体，只可能是单质碳；装置G中氯化钯溶液出现黑色沉淀，结合“资料②”可知混合气体中含有CO。
③钠与二氧化碳反应生成的白色固体物质可能为氧化钠、碳酸钠等，由于加水溶解后并加入CaCl₂溶液，出现了白色沉淀，结合“资料③”可知，说明白色固体物质中含有碳酸根，即含有碳酸钠。
（2）①E中出现浑浊，说明二氧化碳气体已通入了装置E，也就说明了装置内已充满了二氧化碳气体，即装置内的空气已全部排出，可防止空气的干扰。
②结合“资料①Na是非常活泼的金属，常温下与O₂、H₂O等物质反应”分析，为了防止其他物质对实验的影响，故用B、C两装置除去这些能与Na反应的物质，以保证得到纯净的二氧化碳进入D。
③前面的探究已说明了猜想中的C、CO和Na₂CO₃的存在，因此，接下来所设计的探究实验就是要说明白色固体中是否含有固体物质Na₂O。根据“资料④Na₂O是白色固体，与H₂O反应生成NaOH”，故可以考虑使用酚酞试液进行检验，但由于Na₂CO₃溶液也呈碱性，会影响实验的验证，所以可先将Na₂CO₃除去，结合“资料③”可知，先加入过量的CaCl₂溶液使沉淀完全，静置后取上层清液，并向其中滴加酚酞溶液。若溶液变红，则产物中有Na₂O；若溶液不变色，则产物中没有Na₂O。
点评：准确理解实验装置的作用，是解题的前提；要能在质量守恒定律的基础上，对钠在二氧化碳中燃烧反应的生成物进行推测，并结合物质的性质设计实验验证物质的存在；对于探究型实验探究，要熟悉实验探究的环节和方法，精心设计实验方案，将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此，进行细心地探究实验和观察现象，再通过分析实验现象，推断、总结出该物质的性质或变化规律等。