Question

已知，钠在较高温度下能与二氧化碳反应．该反应后含碳产物是什么？不同的同学提出如下五种猜想：甲认为是C，乙认为是CO，丙认为是Na₂CO₃，丁认为是CO和Na₂CO₃，戊认为是NaHCO₃．为确定该反应的含碳产物，五位同学用右图装置进行实验探究．

已知：CO能与PdCl₂生产黑色的Pd，可利用该反应检测CO是否存在．回答下列问题：
（1）不用实验就可知道戊的猜想是错误的，因为该猜想违背了______．
（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式为______．
（3）制取二氧化碳时，为了使制气过程具有“随开随用，随关随停”的特点，应选用的装置是______（选填右图中的I”、“II”或“III”）．

（4）实验时应先往装钠的玻璃直管通CO₂一段时间，装澄清石灰水的试管中的现象是______．
（5）实验开始后，观察到PdCl₂溶液的试管中有黑色物质产生，且充分反应后玻璃直管中的固体全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，观察到浑浊现象．据此可知：
①哪位同学的猜想是正确的？答：______．
②钠与二氧化碳反应的化学方程式为______ Na₂CO₃+CO

Answer

从题意不难得出，该反应的反应物是金属钠和二氧化碳气体，根据质量守恒定律中的元素的种类在化学反应前后不变，可推知戊的猜想一定不对；把握好实验室中制取二氧化碳的反应原理、药品及装置的选择；根据实验现象和资料提供的信息可知，PdCl2溶液的试管中有黑色物质产生，说明有一氧化碳生成，且充分反应后玻璃直管中的固体全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，观察到浑浊现象，说明有碳酸钠生成．
【解析】
（1）由于反应物是钠和二氧化碳，元素种类在化学反应前后不变，因此不可能会有含有氢元素的物质生成，故答案为：质量守恒定律
（2）在实验室中制取二氧化碳是用石灰石（或大理石）和稀盐酸，石灰石中的碳酸钙和稀盐酸中的氯化氢反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故答案为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（3）制取二氧化碳时，为了使制气过程具有“随开随用，随关随停”的特点，应该选用能够可以固、液药品分开的装置，I中只能控制反应的速率，但不能控制反应的随时进行与停止；而III中当打开止水夹时，酸就和有孔塑料板上的石灰石反应生成气体，当关闭止水夹时，生成的气体就无法从导管中排出，从而使装置内的压强增大，把酸液挤到长颈漏斗中，使固液分离，故选III
（4）由于金属钠是一种非常活泼的金属，为了使实验更具有说服力，先通入二氧化碳防止金属钠和氧气反应，由于钠在常温下不和二氧化碳反应，因此通入的二氧化碳就会进入到澄清的石灰水中，澄清石灰水会变浑浊，故答案为：澄清石灰水变浑浊
（5）由于观察到PdCl2溶液的试管中有黑色物质产生，说明有一氧化碳生成；由于充分反应后玻璃直管中的固体全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，观察到浑浊现象，说明有碳酸钠生成，故答案为：丁，2CO2+2NaNa2CO3+CO