Question

9．已知，鈉在較高溫度下能與二氧化碳反應．該反應后含碳產物是什么？不同的同學提出如下五種猜想：甲認為是C，乙認為是CO，丙認為是Na₂CO₃，丁認為是CO和Na₂CO₃，戊認為是NaHCO₃．為確定該反應的含碳產物，五位同學用如圖裝置進行實驗探究．
已知：CO能與PdCl₂生產黑色的Pd，可利用該反應檢測CO是否存在．回答下列問題：
（1）不用實驗就可知道戊的猜想是錯誤的，因為該猜想違背了質量守恒定律．
（2）實驗室制取二氧化碳的化學方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨停”的特點，應選用的裝置是III（選填如圖2中的“I”、“II”或“III”）．
（4）實驗時應先往裝鈉的玻璃直管通CO₂一段時間，裝澄清石灰水的試管中的現象是澄清石灰水變渾濁．
（5）實驗開始后，觀察到PdCl₂溶液的試管中有黑色物質產生，且充分反應后玻璃直管中的固體全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，觀察到渾濁現象．據此可知：
①哪位同學的猜想是正確的？答：丁．
②鈉與二氧化碳反應的化學方程式為2CO₂+2Na$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

Answer 1

分析 從題意可以得出，該反應的反應物是金屬鈉和二氧化碳氣體，根據質量守恒定律中的元素的種類在化學反應前后不變，可推知戊的猜想一定不對；把握好實驗室中制取二氧化碳的反應原理、藥品及裝置的選擇；根據實驗現象和資料提供的信息可知，PdCl₂溶液的試管中有黑色物質產生，說明有一氧化碳生成，且充分反應后玻璃直管中的固體全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，觀察到渾濁現象，說明有碳酸鈉生成．

解答 解：（1）由于反應物是鈉和二氧化碳，元素種類在化學反應前后不變，因此不可能會有含有氫元素的物質生成，所以該猜想違背了：質量守恒定律；
（2）在實驗室中制取二氧化碳是用石灰石（或大理石）和稀鹽酸，石灰石中的碳酸鈣和稀鹽酸中的氯化氫反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨停”的特點，應該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，I中只能控制反應的速率，但不能控制反應的隨時進行與停止；而III中當打開止水夾時，酸就和有孔塑料板上的石灰石反應生成氣體，當關閉止水夾時，生成的氣體就無法從導管中排出，從而使裝置內的壓強增大，把酸液擠到長頸漏斗中，使固液分離，應選用的裝置是：III；
（4）由于金屬鈉是一種非常活潑的金屬，為了使實驗更具有說服力，先通入二氧化碳防止金屬鈉和氧氣反應，由于鈉在常溫下不和二氧化碳反應，因此通入的二氧化碳就會進入到澄清的石灰水中，澄清石灰水會變渾濁；
（5）由于觀察到PdCl₂溶液的試管中有黑色物質產生，說明有一氧化碳生成；由于充分反應后玻璃直管中的固體全部溶解于水．取所得溶液并加入澄清石灰水，觀察到渾濁現象，說明有碳酸鈉生成，所以丁同學的猜想正確，化學方程式為：2CO₂+2Na$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．
故答案為：（1）質量守恒定律；
（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）III；
（4）澄清石灰水變渾濁；
（5）丁，2CO₂+2Na$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

點評 本題主要考查了二氧化碳的有關知識，該題綜合性強，分析力度大，主要培養學生的分析能力和應用知識的能力．