Question

某化学兴趣小组的学生从网上查得如下信息：①钠能在CO₂中燃烧．②常温下CO能与PdCl₂溶液反应得到黑色的Pd．经过分析讨论，他们认为钠在CO₂中燃烧时，还原产物可能是碳，也可能是CO，氧化产物可能是Na₂CO₃．为验证上述推断，他们设计如下方案进行实验，请回答下列问题．
（1）他们欲用上述装置组装一套新装置：用石灰石与盐酸反应制取CO₂（能随意控制反应的进行）来证明钠能在CO₂中燃烧并检验其还原产物，所用装置接口连接顺序为

jcdabefg（e与f可颠倒）

，制取CO₂反应的离子方程式为

CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑

．
（2）装置连接好后，首先要进行的实验操作是

检查装置的气密性

，点燃酒精灯前，应进行的操作是

打开F中导管上的止水夹

，等装置

D中澄清石灰水变浑浊

（填写装置字母代号及现象）时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是

排尽装置内的空气

．
（3）若装置D的PdCl₂溶液中有黑色沉淀，C中有残留固体（只有一种物质），则C中反应的化学方程式为

2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO

；
若装置D的PdCl₂溶液中无黑色沉淀，C中有残留固体（有两种物质），则C中反应的化学方程式为

4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C

．
（4）后来有一位同学提出，钠的氧化产物也可能是Na₂O，因此要最终确定钠的氧化产物是何种物质，还需要检验C中残留的固体是否含有Na₂O，为此，他认为应较长时间通入CO₂以确保钠反应完，然后按照如下方案进行实验，可确定残留固体中是否含有Na₂O，他的实验方案是

将残留固体溶于水，在所得水溶液中加入过量BaCl₂溶液，再向溶液中滴加2滴酚酞试液，若溶液变红色，则残留固体中含有Na₂O，否则不含Na₂O（其他合理答案也可）

．

Answer 1

分析：（1）先选择二氧化碳发生装置，然后对制取的二氧化碳进行进行除杂、干燥，再通入大试管让钠与二氧化碳反应，最后检验反应产物，按照此顺序进行连接装置；写出碳酸钙与稀盐酸的离子方程式；
（2）实验前必须检查装置的气密性；钠易与氧气反应，故点燃酒精灯前，应该用CO₂将装置内空气排出，据此完成实验操作及实验现象；
（3）根据装置D的PdCl₂溶液中是否有黑色沉淀及C中有残留固体种类判断金属钠与二氧化碳反应产物，根据反应产物写出反应的化学方程式；
（4）先加入过量氯化钡溶液除去碳酸根离子，然后根据溶液是否显示碱性判断残留固体中是否含有Na₂O．

解答：解：（1）装置F可通过关闭或打开导管上的止水夹实现对制气反应的控制，所以制取装置选用F，制取的CO₂中含有HCl、H₂O（g），可分别用饱和NaHCO₃溶液、浓硫酸除去，所用装置接口连接顺序为：jcdabefg（e与f可颠倒）；制取二氧化碳的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，
故答案为：jcdabefg（e与f可颠倒）；CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（2）装置连接好后，首先需要检验装置的气密性；由于钠易与氧气反应，故点燃酒精灯前，先打开F中导管上的止水夹，用CO₂将装置内空气排出，当D中澄清石灰水变浑浊时，表明装置中空气已排尽，
故答案为：检查装置的气密性；打开F中导管上的止水夹；D中澄清石灰水变浑浊；排尽装置内的空气；
（3）当C中残留固体只有一种而D中的PdCl₂溶液中有黑色沉淀时，表明反应的产物是Na₂CO₃与CO，反应的化学方程式为：2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO；当C中固体有两种而D中的PdCl₂溶液中没有黑色固体出现时，表明生成物是Na₂CO₃与单质碳，反应的化学方程式为：4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C，
故答案为：2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO；4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C；
（4）将C中残留固体溶于水，加过量钡盐除去CO₃^2-，再检验溶液是否呈碱性，若呈碱性，则表明固体中有Na₂O，否则不含Na₂O，
故答案为：将残留固体溶于水，在所得水溶液中加入过量BaCl₂溶液，再向溶液中滴加2滴酚酞试液，若溶液变红色，则残留固体中含有Na₂O，否则不含Na₂O（其他合理答案也可）．

点评：本题考查了碱金属及其化合物的性质，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题．试题基础性强，在注重对学生基础知识训练和检验的同时，侧重对学生实验答题能力的培养和方法与技巧的指导和训练，有利于提高学生的实验设计能力和应试能力，提升学生的学科素养．