Question

某同学为了探究钠与CO₂的反应，利用如图装置进行实验。（已知PdCl₂能被CO还原为黑色的Pd）

（1）装置②中用稀盐酸与CaCO₃反应制备CO₂，在加稀盐酸时，发现CaCO₃与稀盐酸不能接触，而稀盐酸又不够了，为使反应能顺利进行，可向长颈漏斗中加入的试剂是_______。

A. H₂SO₄溶液         B. CCl₄          C. 苯        D. 稀硝酸

（2）请将图中各装置按顺序连接（填装置接口字母）：c接______，______接____，____接______，____接____。

（3）装置④的作用是__________。

（4）检查完装置气密性并装好药品后，点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹，让CO₂充满整个装置，当观察到_________时再点燃酒精灯。

（5）若反应过程中CO₂足量，钠与CO₂充分反应后，生成的固体物质可能有多种情况，该同学提出以下猜想：

①生成的固体物质为Na₂CO₃

②生成的固体物质为Na₂CO₃和C的混合物

③生成的固体物质为Na₂CO₃和Na₂O的混合物

④生成的固体物质为Na₂O和C的混合物

假如反应过程中有下列两种情况：

I. 观察到装置⑤PdCl₂溶液中有黑色沉淀，若装置①中固体成分只有一种，且向固体中加入稀盐酸可产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，写出该情况下钠与CO₂反应的化学方程式____。

II. 装置①中钠的质量为0.46g，充分反应后，将装置①中的固体加入足量的稀盐酸中产生224ml（标准状况）CO₂气体，溶液中残留固体的质量为___________。

（6）设计实验方案证明装置①中加入的金属钠部分被氧化____________。

Answer

BD f g d e a b h 吸收HCl气体 装置⑤中澄清石灰水开始变浑浊 2Na+2CO2Na2CO3+CO 0.06g 准确称取0.46g金属钠样品，并投入足量水中，测得收集到的气体体积小于224ml（标准状况下测量）

【解析】

(1)A．H2SO4溶液：加入H2SO4溶液后，增大了盐酸的体积，但硫酸和碳酸钙反应生成硫酸钙微溶覆盖在碳酸钙表面阻止反应进一步发生，故A错误；B．CCl4：四氯化碳的密度大于稀盐酸，加入四氯化碳后会，四氯化碳层在混合液下层，从而使盐酸与碳酸钙接触，故B正确；C．苯：苯的密度小于盐酸，加入苯后，苯在混合液上层，无法使稀盐酸与碳酸钙接触，故C错误；D．稀硝酸：加入稀硝酸后，可以增大溶液体积，使溶液与碳酸钙接触，故D正确；故答案为BD；

(2)探究钠与CO2的反应，首先用盐酸和碳酸钙在②中反应制取二氧化碳气体，制取的二氧化碳中混有挥发出来的HCl，需要用装置④中的饱和碳酸氢钠溶液除去HCl，然后用③浓硫酸干燥，再在①中进行钠与二氧化碳的反应，最后用装置⑤检验反应产物，所以装置的连接顺序为：f、g、d、e、a(b)、b(a)、h；
(3)装置④的作用是吸收二氧化碳中混有的HCl气体；

(4)钠化学性质比较活泼，能够与空气中的氧气、水反应，所以点燃酒精灯之前应需要打开弹簧夹，让CO2充满整个装置，以便排尽装置中的空气，避免空气中O2、H2O干扰实验；当装置装置⑤中澄清石灰水变浑浊时，证明装置中空气已经排净，
故答案为装置⑤中澄清石灰水开始变浑浊；
(5)Ⅰ．装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀，PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd，则黑色沉淀为Pd，钠与二氧化碳反应生成了CO；装置①中固体成分只有一种，且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体为二氧化碳，则钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和CO，2Na+2CO2Na2CO3+CO；
Ⅱ．装置①中钠的质量为0.46 g，钠的物质的量为：n(Na)==0.02 mol，将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224 mL(标准状况)CO2气体，二氧化碳的物质的量为：n(CO2)==0.01 mol，则反应后生成碳酸钠的物质的量为0.01mol，说明钠完全转化成了碳酸钠；
溶液中还有固体残留，根据化合价变化可知，残留的固体只能为C，则钠与二氧化碳反应生成了碳酸钠和C，反应的化学方程式为：4Na+3CO22Na2CO3+C，生成C的物质的量为0.01 mol÷2=0.005 mol，质量为0.005 mol×12 g/mol=0.06 g；

(6)准确称取0.46g金属钠样品，并投入足量水中，测得收集到的气体体积小于224ml(标准状况下测量)，即可证明装置①中加入的金属钠部分被氧化。

点晴：正确理解题干信息为解答关键，注意掌握性质实验方案的设计原则，(4)为易错点，根据实验目的：探究钠与CO2的反应，设计实验方案，完成正确的仪器连接顺序，②为制取二氧化碳装置，实验室中常用碳酸钙与盐酸反应，二氧化碳中混有氯化氢，需要用装置④除去，然后用装置③干燥，然后在①中进行钠与二氧化碳的反应，然后用⑤检验反应产物，据此进行连接装置并分析解题。