Question

下圖是實驗室制取和收集氣體的裝置圖．

（1）圖中有標號的儀器名稱：①

 

；②

 

．
（2）要在實驗室中制取并收集一瓶比較純凈的氧氣，可采用

 

（填序號）組合，其化學反應方程式為

 

，確定其收集方法的依據是

 

．
（3）在實驗室開放日，某化學興趣小組5位同學到實驗室深入探究二氧化碳的化學性質．
二氧化碳本身不能燃燒，一般也不支持燃燒，常被用做滅火劑．老師指出金屬鎂著火時不能用二氧化碳滅火，是由于金屬鎂可在二氧化碳中繼續燃燒，生成白色的氧化鎂和黑色的碳．小聰同學由此推理：活潑性比鎂強的金屬鈉（Na）也能像鎂一樣與二氧化碳發生反應，生成的氧化鈉和黑色的碳．為了證實小聰同學的推理，興趣小組的同學在老師的指導下，完成了“鈉在二氧化碳中的燃燒”探究實驗．
①實驗室制取二氧化碳
實驗室制取和收集二氧化碳，選擇上圖裝置中的

 

填序號），其反應的化學方程式為

 

．若要得到干燥純凈的二氧化碳，可以將發生裝置產生的氣體先通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶除去HCl氣體，再通過裝有濃硫酸的洗氣瓶，除去

 

．
②金屬鈉在二氧化碳中的燃燒如右圖裝置所示，圖中氯化鈀溶液用來檢測是否有一氧化碳生成（一氧化碳能與氯化鈀（PdCl₂）反應生成黑色的鈀）．切取一薄片金屬鈉，用濾紙吸干煤油，再除去表面的氧化層放在干燥的硬質玻璃管里．實驗開始時先通入干燥的二氧化碳氣體，此時PdCl₂溶液沒明顯變化，但澄清石灰水中出現

 

（填現象），有關反應的化學方程式為

 

．排盡玻璃管里的空氣后，繼續通入二氧化碳氣體．在玻璃管底部加熱，過一會，鈉在充滿二氧化碳氣體的玻璃管里燃燒起來，產生白煙，PdCl₂溶液中有黑色物質生成．實驗結果表明：金屬鈉能與二氧化碳發生反應，但生成物中沒有黑色的碳，而是一氧化碳．這跟鎂與二氧化碳發生反應的結果是不一樣的．金屬鈉與二氧化碳發生反應是否生成氧化鈉呢？該興趣小組同學討論后認為：金屬鈉與二氧化碳發生反應生成的白煙可能是氧化鈉，也可能是碳酸鈉，或者是氧化鈉和碳酸鈉的混合物．已知氧化鈉能與水反應：Na₂O+H₂O═2NaOH，反應后所得溶液呈現堿性．為了檢驗金屬鈉與二氧化碳反應生成的白煙成分，興趣小組同學進行了如下實驗，并根據實驗現象得出了結論．

實驗步驟	實驗現象	結論
取試管中冷卻后的白色固體溶于水，分別置于兩支試管中	滴加過量   ，產生白色沉淀，取上層清液，滴加無色酚酞試液，指示劑沒有變色．	白色固體不可能含有   物質
	滴加   ，有氣泡產生．	白色固體是

根據實驗結果可知，金屬鈉與二氧化碳發生反應的化學反應方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據儀器的形狀、結構、用途判斷．
（2）根據實驗室制氧氣的原理和方法，以及氣體收集裝置的選擇依據、排水法的優點回答．
（3）①根據實驗室制二氧化碳所用藥品的狀態、反應條件、二氧化碳的性質選擇裝置；根據反應原理書寫方程式；根據濃硫酸的吸水性判斷其作用．
②根據二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水的性質回答前兩空；根據碳酸鈉與可溶性鈣鹽反應生成碳酸鈣白色沉淀，Na₂O+H₂O═2NaOH，反應后所得溶液呈現堿性回答表格；根據實驗結果判斷出除一氧化碳外的另一種產物，再寫出方程式．

解答：解：（1）①是支持和固定試管的儀器，是鐵架臺；②是收集少量氣體的儀器，是集氣瓶．
（2）實驗室制氧氣的方法有三種：加熱氯酸鉀、加熱高錳酸鉀、過氧化氫分解，前二者是加熱固體制氣體，發生裝置選A，后者是固體與液體常溫下混合制氣體，發生裝置選B，由于要求收集純凈的氧氣，收集方法用排水法，裝置選E，選擇基本依據是氧氣不易溶解于水；根據制取原理，相關反應方程式為：2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（或2H₂O₂

催化劑  .

 2H₂O+O₂↑）．
（3）①實驗室制二氧化碳的反應原理是碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；藥品是固態的石灰石和液態的稀鹽酸，反應不需要加熱，發生裝置選擇B，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，其密度比空氣大，可用向上排空氣尖收集，裝置選擇C；因濃硫酸有吸水性，常作氣體干燥劑，用來除去氣體中的水蒸氣．
②二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，故二氧化碳通入澄清的石灰水，石灰水會變渾，方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2H₂O；因為Na₂O+H₂O═2NaOH，在溶液中可通過檢驗氫氧化鈉來檢驗氧化鈉，生成的產物是氧化鈉，還是碳酸鈉，還是二者的混合物，可以先把固體溶解于水制成溶液，然后加入足量的氯化鈣溶液，通過是否有白色沉淀來判斷有無碳酸鈉，如有碳酸鈉并同時除去，最后用指示劑檢驗是否有氫氧化鈉，從而判斷是否有氧化鈉，當然用鹽酸可直接檢驗是否有碳酸鈉；根據實驗結果，產物為碳酸鈉和一氧化碳，故方程式為2Na+2CO₂

點燃  .

 Na₂CO₃+CO．
故答案為：（1）①鐵架臺；②集氣瓶；（2）A E （或B E）；2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（或2H₂O₂

催化劑  .

 2H₂O+O₂↑）； 氧氣不易溶于水；
（3）①BC；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑； 水蒸氣；②渾濁；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2H₂O；

實驗步驟	實驗現象	結論
	CaCl2 溶液	Na2O
	稀HCl	Na2CO3

2Na+2CO₂

點燃  .

Na₂CO₃+CO．

點評：氣體的制取是初中重要的化學實驗之一，既是難重點，又是考查熱點，理解反應原理，掌握裝置的選擇依據、氣體的檢驗、驗滿、收集方法，了解實驗步驟和注意事項是解決該類問題的關鍵．