问题 实验题

(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

CaCl2NaClNa2CO3NaOH
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
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     
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

         

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,       

答案

(1)① CO2 + Ca(OH)2 ="===" CaCO3↓ + H2

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。

题目分析:(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。

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