Question

3．《消防知識手冊》中指出：活潑金屬（如鎂、鈣、鈉）燃燒而引發的火災不能用CO₂滅火．小明和小白想是不是活潑金屬能與CO₂反應呢？于是他們向化學老師要了一小塊金屬鈉和其它必要的藥品及儀器（如圖所示），并按下列步驟進行實驗探究：

（1）小明制取并收集干燥的CO₂應選用上圖中的D裝置（填裝置代號）；
（2）小明同學將燃燒的鈉迅速伸入到盛有CO₂的集氣瓶中，鈉在其中繼續燃燒，反應后冷卻，瓶底附著黑色顆粒，瓶壁上粘附著白色物質．
【困惑】黑色顆粒和白色物質是什么呢？
【猜想】小明認為黑色顆粒是炭，白色物質可能是Na₂O或Na₂CO₃或Na₂O和Na₂CO₃，小白同學還認為白色物質是氫氧化鈉．小明立刻認為小白的猜想是錯誤的，其理由是反應物中無氫元素．
【實驗探究】小明對白色物質進行實驗探究．

實驗方案	實驗操作	實驗現象	結論
方案1	取樣品少量于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液	溶液變成紅色	白色物質為Na2O
方案2	①取樣品少量于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的CaCl2溶液	出現白色沉淀	白色物質是Na2CO3．
	②靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液	無明顯現象

【反思評價】小麗認為方案1得到的結論不正確，其理由是Na₂CO₃溶液顯堿性也會使酚酞變紅．
【結論】鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

Answer 1

分析 （1）考查二氧化碳的實驗室制法和收集方法；
（2）根據質量守恒定律，分析鈉在氧氣中燃燒所得白色固體的為何物，并結合材料中氧化鈉的介紹和碳酸鈉的性質，通過實驗探究進行檢驗．

解答 解：（1）實驗室制取二氧化碳的方法：碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣和二氧化碳和水，屬于固體和液體反應制取氣體，因此選擇B．由于二氧化碳的密度比空氣大，所以收集應該采取向上排空氣法，既選擇D．故填：D；
（2）[進行猜想]反應前兩種物質二氧化碳和鈉中共Na、C、O三種元素，根據質量守恒定律，反應前后元素不變，可判斷燃燒中產生的黑色物質可能為炭（C），白色固體為NaO或Na₂CO₃或是Na₂O、Na₂CO₃兩種物質的混合物；而不可能是NaOH，因為反應前并不含有H元素以；
故答案為：炭（C），Na₂CO₃，Na₂O和Na₂CO₃，反應物中無氫元素（或違背質量守恒定律，答案合理即可）；
[實驗探究]加入CaCl₂溶液出現白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉；碳酸鈉完全反應后，向溶液中滴加酚酞無明顯現象，說明溶液中不含有氫氧化鈉，因此原白色固體中不含有Na₂O；
故答案為：Na₂CO₃；
[反思評價]碳酸鈉溶液呈堿性也可以使無色酚酞變紅，因此，不能得出溶液一定含氫氧化鈉的結論，即不能由此判斷白色固體為氧化鈉；
故答案為：Na₂CO₃溶液顯堿性也會使酚酞變紅；
[得出結論]根據探究過程可知，鈉在二氧化碳中燃燒生成碳酸鈉和炭；
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

點評 碳酸鈉與氯化鈣反應，生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，而氯化鈉溶液、氯化鈣溶液均呈中性，不再影響用酚酞檢驗溶液中是否存在氫氧化鈉．