Question

根據Mg能在CO₂中燃燒，某興趣小組推測Na應該也能在CO₂中燃燒，且固體產物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種。該小組用如下圖裝置進行了實驗探究。已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd。

回答下列問題：
（1）為了使反應隨開隨用，隨關隨停，上圖虛線方框內應選用    裝置(填下圖字母代號)，如何檢驗所選裝置的氣密性     。

（2）裝置2中所盛試劑為       。
A．NaOH溶液             B．飽和NaHCO₃溶液
C．飽和Na₂CO₃溶液        D．飽和NaCl溶液
（3）檢測裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點燃酒精燈前應先進行裝置1中的反應操作，待觀察到     現象時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是        。
（4）由實驗現象和進一步的探究得出反應機理。
A．裝置6中有黑色沉淀生成；
B．取反應后直玻管中的固體物質23.0g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250 mL的溶液；
C．取25.00ml步驟B的溶液，滴加足量BaCl₂溶液，將生成的白色沉淀過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質量為1.97g。
①步驟C中不溶物干燥前必須經過洗滌，如何檢驗該沉淀是否洗滌干凈    。
②該探究得出鈉與二氧化碳反應的化學方程式為                   。

Answer 1

（1）C（2分），關閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好（2分）
（2）B（2分）
（3）裝置5中出現大量混濁（2分）；排盡裝置中的空氣（2分）
（4）①取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈（2分）
②6Na+4CO₂2Na₂O+Na­₂CO₃+3CO（2分）

試題分析：C裝置是采用固液分開的設計，打開彈簧夾液體加入反應開始，關閉彈簧夾反應產生氣體的壓強使固液分開反應停止；檢驗有多個出口的實驗裝置的氣密性，一般只保留一個封住其它出口進行實驗，關閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好；（2）裝置C是用石灰石或大理石與鹽酸反應產生二氧化碳，會混有HCl雜質，故2用飽和NaHCO₃溶液來除去HCl同時轉化為二氧化碳；（3）CO易燃，混有空氣可能會發生爆炸，反應前需先同二氧化碳除去裝置中的空氣，當觀察到5中石灰水變渾濁時認為裝置中充滿二氧化碳，空氣排盡；（4）檢驗洗滌是否干凈，一般是要取最后次的洗滌液，進行檢驗可能存在的雜質離子，鑒于洗滌液中離子濃度較低，一般檢驗比較容易出現現象的離子如硫酸根離子、氯離子等；
根據實驗現象知產物物碳單質，無鈉剩余，根據碳酸鋇的質量計算出
n(Na­₂CO₃)= n(BaCO₃)=1.97÷197×10=0.1mol
m(Na­₂CO₃)= 0.1×106=10.6g
所以固體中含有氧化鈉n(Na­₂O)=（23.0－10.6）÷62=0.2mol
根據氧化還原反應原理，反應中碳元素化合價下降為+2價CO，方程式為
6Na+4CO₂2Na₂O+Na­₂CO₃+3CO