Question

根據Mg與CO₂的反應推測，Na也能在CO₂中燃燒，且固體產物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種。某興趣小組用如下裝置開展兩個階段的實驗探究。

【實驗I】引發CO₂與Na反應。操作步驟為：
①按圖連接裝置，檢驗裝置氣密性，并往各裝置中加入試劑；      
②打開裝置a上活塞一段時間；
③點燃d處酒精燈，使CO₂與Na充分反應。停止加熱，繼續通氣體使雙通管冷卻。
回答下列問題：
（1）裝置a中用到的玻璃儀器有試管和                      ；
（2）裝置b中裝入的試劑是　　　　　　　　　　　          ；
（3）裝置c的作用是　　　　　　　　　　　          ；
（4）步驟②中，當觀察到　　　　　　　　　                時，才能進入步驟③。
【實驗Ⅱ】探究反應產物及反應機理。取反應后雙通管中固體物質29.2 g進行如下實驗：
①仔細觀察固體，發現有黑色顆粒；
②將固體溶于足量的水并過濾、洗滌，得到1.8 g濾渣（干燥）；
③將濾液加水稀釋配成250 mL的溶液；
④取少量③的溶液，先加足量BaCl₂溶液，觀察到白色沉淀,所得固體質量為3.94g；再加幾滴酚酞試液，溶液變紅；
⑤取25.00 mL③的溶液，滴加甲基橙作為指示劑，用3.0 mol·L^-1鹽酸滴定，消耗鹽酸體積為20.00 mL。
回答下列問題：
（5）如何判斷⑤中的滴定終點　　　　　　　　　　　                   
（6）反應后裝置d中的固體物質為　　　　　　　　　　　     ；通過計算分析：29.2 g殘留固體中，各組分的質量各是多少?　　　　　　　　                   

Answer 1

（1）長頸漏斗（2分,多答導管不扣分）
（2）飽和NaHCO₃溶液     （2分）
（3）干燥CO₂（2分）
（4）e處澄清石灰水變渾濁 （2分）
（5）當滴入最后一滴鹽酸時溶液恰好由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色。（2分）
（6）C、Na₂O、Na₂CO₃（3分）C：1.8g；Na₂O：6.2g；Na₂CO₃：21.2g（3分）

解析試題分析：（1）從圖中可以看出a中的玻璃儀器有試管和長頸漏斗，二者構成了簡易啟普發生器。
（2）本題要探究的是Na在CO₂中燃燒的產物，所以Na與CO₂ 反應位置應該在d中的硬質玻璃管中，所以CO₂ 從左邊通入。因此a裝置是CO₂制取裝置，實驗中用鹽酸和石灰石反應制取。制得的CO₂ 混有水蒸氣和HCl氣體，所以要除雜，防止其他的雜質氣體與鈉反應，所以b裝置可以除去HCl氣體，應用飽和碳酸氫鈉溶液。
（3）c裝置除水蒸氣，干燥二氧化碳。
（4）為了防止空氣中的氧氣參與反應，應在反應之前先通二氧化碳氣體排除空氣，所以當看到e處澄清石灰水變渾濁，則說明裝置已充滿二氧化碳氣體。
（5）因為酸滴定堿，用甲基橙作指示劑，所以滴定終點時甲基橙的顏色應該為黃色變為橙色，所以判定終點是：當滴入最后一滴鹽酸時溶液恰好由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色。
（6）步驟①將固中得到1.8g濾渣（干燥）為不溶物碳。
步驟③中最終所得固體質量為3.94g為碳酸鋇，說明反應生成碳酸鈉，根據碳元素守恒可知，碳酸鈉的物質的量=3.94g/197g/mol=0.02mol，故29.2g固體物質中n(Na₂CO₃)=0.02mol×250ml/25ml=0.2mol，m(Na₂CO₃)=0.2mol×106g/mol=21.2g。
步驟④中鹽酸滴定碳酸鈉，消耗鹽酸的物質的量為0.02mol×2=0.04mol，實際消耗HCl為3.0mol?L^-1×0.020L=0.06mol，大于0.02mol，故溶液中含有氫氧化鈉，說明反應中有氧化鈉生成，滴定中氫氧化鈉消耗的HCl為0.06mol-0.04mol=0.02mol，根據鈉離子守恒可知氧化鈉的物質的量n(Na₂O)=0.02mol/2=0.01mol，其質量為m(Na₂O)=0.1mol×62g/mol=6.2g，且1.8g+21.2g+6.2g=29.2g，等于所取固體物質的質量，故生成為C、Na₂O和Na₂CO₃。
考點：本題考查的是實驗探究題。