Question

某興趣小組的學生根據活潑金屬Mg與CO₂發生反應，推測活潑金屬鈉也能與CO₂發生反應，因此實驗小組用下列裝置進行“鈉與二氧化碳反應”的實驗探究（尾氣處理裝置已略去）。已知：常溫下，CO能使一些化合物中的金屬離子還原。
例如：PdCl₂+CO+H₂O=Pd↓+CO₂+2HCl
反應生成黑色的金屬鈀，此反應也可用來檢測微量CO的存在。

請回答下列問題：
（1）為了使制氣裝置能“隨開隨用，隨關隨停”，上圖A處制取CO₂氣體應選用的裝置
是         （填寫“I”、“II”或“III”）,其離子方程式是                   ，。裝置B、C中應盛放的試劑分別是                         。
（2）觀察實驗裝置圖可知Na與CO₂反應的條件是         ，檢查裝置的氣密性完好并裝入藥品后，在點燃酒精噴燈前，必須進行的操作是               ，待裝置E 中出現      現象時，再點燃酒精噴燈。
（3）假設CO₂氣體為足量，在實驗過程中分別產生以下①、②兩種不同情況，請回答問題：
①若裝置F中溶液無明顯變化，裝置D中生成兩種固體物質，取少量固體生成物與鹽酸反應后，有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式是                                       。
②若裝置F中有黑色沉淀生成，裝置D中只生成一種固體物質，取少量該固體與鹽酸反應后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式是                                     。
 （4）請判斷②中D裝置生成固體的成分是鈉的正鹽還是酸式鹽？請用文字簡要說明理由。

                                                          

Answer 1

（1）  III （1分）   CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑（1分）
飽和NaHCO_3­ （1分）濃H₂SO₄（1分）
（2）高溫或強熱（1分）打開III中的止水夾（2分） 澄清的石灰水變渾濁（1分）  
（3）①4Na+3CO₂     2Na₂CO₃+C（2分）②2Na+2CO₂     Na₂CO₃+CO（2分）
（4）生成正鹽。因為根據質量守恒定律可知，反應物共有三種元素，沒有氫元素，因此不能生成酸式鹽。或生成正鹽（1分）因為高溫條件下碳酸氫鈉不存在。（其它合理答案均給分）（2分）

（1）裝置III實驗簡易啟普發生器，可達到實驗，目的。實驗室制取CO₂的方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑。由于制取的CO₂中含有氯化氫和水蒸氣，二者均和鈉反應，需要需要在通入D之前全部除去，分別用飽和碳酸氫鈉溶液和濃硫酸。
（2）裝置中有酒精噴燈，說明反應需要高溫。裝置中含有空氣，空氣也能氧化鈉，所以需要先利用CO₂排盡裝置中的空氣。
（3）①F中無現象，說明沒有CO生成，根據固體的性質可知，生成物是碳酸鈉和碳，方程式為4Na+3CO₂     2Na₂CO₃+C。
②根據實驗現象可知，生成物是碳酸鈉和CO，方程式為2Na+2CO₂     Na₂CO₃+CO。
（4）由于在反應中沒有氫元素參與，所以不可能是酸式鹽，且在高溫下碳酸氫鈉也是不存在的。