Question

某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应，利用如图装置进行实验。

已知PdCl₂能被一氧化碳还原得到黑色的Pd。请回答下列问题：

(1)请将上图各装置按气体从左到右连接完整：c→_____________________。

(2)用稀盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳，在加稀盐酸时，发现碳酸钙与稀盐酸不能接触，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_______（填字母）。

A．硝酸钠溶液     B．四氯化碳     C．苯    D．稀硝酸

(3)检查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，让二氧化碳充满整个装置，当观察到____时，再点燃酒精灯。此步操作的目的是____________。

(4)反应结束后，关闭弹簧夹，可观察到的现象是________。

(5)反应过程中二氧化碳足量，假如反应过程中有下列两种情况，分别写出两种情况下钠与二氧化碳反应的化学方程式。

Ⅰ.装置⑤PdCl₂溶液中观察到有黑色沉淀，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：_____________________。

Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g，充分反应后，将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)二氧化碳气体，且溶液中还有固体残留：_________________________。

Answer

fg→de→a(b)b(a)→h ABD 装置⑤中澄清石灰水变浑浊 排尽装置中的空气，以免空气中氧气、水蒸气干扰实验 产生的气体使试管内盐酸液面下降，与碳酸钙脱离接触，反应停止 2Na＋2CO2 Na2CO3＋CO 4Na＋3CO22Na2CO3＋C

【解析】

为探究钠与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，据此分析解答。

(1)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：c→fg→de→a(b)b(a)→h；

(2)A. 加入硝酸钠溶液后，增大了盐酸的体积，可以使盐酸与碳酸钙接触，故A正确；

B. 四氯化碳的密度大于稀盐酸，加入四氯化碳后，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. 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；故选ABD；

(3)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；由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，当装置⑤中澄清石灰水变浑浊时，证明装置中空气已经排尽；

(4)反应结束后，关闭弹簧夹，产生的气体使试管内盐酸液面下降，与碳酸钙脱离接触，反应停止；

(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，即反应的化学方程式为2Na+2CO2Na2CO3+CO；

Ⅱ．装置①中钠的质量为0.46g，则钠的物质的量为0.02mol，将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)CO2气体，二氧化碳的物质的量为：，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。