Question

化學小組同學在課外讀物中看到：“通常CO₂可作滅火劑，但有些物質（如Na）著火，不能用CO₂熄滅．”他們決定探究CO₂與Na反應的產物．
【提出猜想】CO₂與Na反應可能生成4種物質：C、CO、Na₂O和Na₂CO₃．
【查閱資料】
①Na是非常活潑的金屬，常溫下與O₂、H₂O等物質反應．
②向氯化鈀（PdCl₂）溶液中通入CO，產生黑色沉淀．
③Na₂CO₃是白色固體，易溶于水，能與CaCl₂溶液發生反應，化學方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂    CaCO₃↓+2NaCl
④Na₂O是白色固體，與H₂O反應生成NaOH．
⑤CaCl₂、NaCl、Na₂CO₃、NaOH四種溶液分別與無色酚酞溶液作用比較：

分別向右側溶液中 加入無色酚酞溶液	CaCl2	NaCl	Na2CO3	NaOH
主要實驗現象	無色	無色	由無色變為紅色	由無色變為紅色

【實驗過程】同學們在老師的指導下設計了如下圖所示裝置（部分夾持儀器已略去）．
（1）實驗記錄

序號	實驗操作	主要實驗現象	實驗結論及解釋
①	打開a，關閉b，由長頸漏斗注入稀鹽酸	A中產生大量氣泡 E中出現渾濁	E中反應的化學方程式為 CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O
②	當E中出現渾濁時，打開b，關閉a，點燃酒精燈	D中Na劇烈燃燒，產生白煙 內壁附著黑色、白色固體 G中產生黑色沉淀	反應產物一定 有 C 和 CO
③	取D中白色固體于試管中，加水溶解，再加入CaCl2溶液	產生白色沉淀	反應產物還有 Na2CO3

（2）實驗反思
①實驗記錄②中，E中出現渾濁再點燃酒精燈的目的是

排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾

．
②裝置B、C的作用是

得到純凈的二氧化碳

．
③檢驗第4種物質是否存在的實驗方案：取D中白色固體于試管中，

加水溶解，加入過量的CaCl₂溶液使沉淀完全，靜置后向上層清液中滴加酚酞溶液．若溶液變紅，則產物中有Na₂O；若溶液不變色，則產物中沒有Na₂O

．

Answer 1

分析：在質量守恒定律的基礎上，對鈉在二氧化碳中燃燒反應的生成物進行推測，并結合物質的性質設計實驗驗證物質的存在．題目涉及實驗目的理解、根據要求進行物質檢驗的實驗設計．
題圖所示實驗操作過程：石灰石和鹽酸制得的二氧化碳氣體經過B、C裝置凈化、干燥后，依次通過D、F、G裝置，其中裝置E可自由控制二氧化碳的通入與否．
裝置的作用：裝置B凈化吸收混有的氯化氫氣體；裝置C干燥二氧化碳；裝置D中發生鈉在二氧化碳氣體中的燃燒，可通過點燃燈加熱來控制；裝置E裝有澄清石灰水檢驗二氧化碳，使用開關a控制；裝置F盛有氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，使用開關b控制；裝置G盛有氯化鈀溶液，檢驗氣體CO的存在；最后用氣球進行尾氣收集處理．

解答：解：（1）①打開a關閉b，控制二氧化碳氣體進入裝置E，二氧化碳通入澄清石灰水，生成不溶于水的碳酸鈣，石灰水變渾濁．
故答案為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
②點燃酒精燈使裝置D中的燃燒反應開始發生，打開b關閉a，使燃燒后氣體依次通過裝置F和G．鈉與二氧化碳反應的反應物中僅含鈉、碳、氧三種元素，由這三種元素組成的物質中呈黑色的只可能是單質碳，即裝置D中生成的黑色固體為單質碳．裝置G中氯化鈀溶液出現黑色沉淀，結合資料④可知混合氣體中含有CO．
故答案為：C和CO；
③鈉與二氧化碳反應生成的白色固體物質可能為氧化鈉、碳酸鈉等，加水溶解并加入石灰水，出現白色沉淀，說明白色固體物質中含有碳酸根，即含有碳酸鈉．
故答案為：Na₂CO₃；
（2）①E中出現渾濁，二氧化碳氣體通入了裝置E，說明了裝置內已充滿二氧化碳，即裝置內的空氣全部排出．
故答案為：排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾；
②裝置B凈化吸收混有的氯化氫氣體；裝置C干燥二氧化碳．
故答案為：得到純凈的二氧化碳；
③前面的探究已說明了猜想中的C、CO和Na₂CO₃的存在，因此，接下來所設計的探究實驗就應該是說明白色固體中含有固體物質Na₂O．根據資料“③Na₂O是白色固體，與H₂O反應生成NaOH”可以考慮使用酚酞試液進行檢驗，但由于Na₂CO₃存在影響，所以先使用資料“②堿性的Na₂CO₃溶液與中性的CaCl₂溶液發生復分解反應”中的氯化鈣溶液處理溶液中的Na₂CO₃．
故答案為：加水完全溶解，加入過量CaCl₂溶液至不再產生沉淀，滴加酚酞試液，溶液呈紅色．說明白色固體中含Na₂O．

點評：準確理解實驗裝置的作用，為明確實驗操作和實驗目的基礎和前提．