Question

10．如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鐵架臺；②集氣瓶．
（2）要在實驗室中制取并收集一瓶比較純凈的氧氣，可采用AE（填序號）組合，其化學(xué)反應(yīng)方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，確定其收集方法的依據(jù)是氧氣不易溶于水．
（3）在實驗室開放日，某化學(xué)興趣小組5位同學(xué)到實驗室深入探究二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)．
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(xù)燃燒，生成白色的氧化鎂和黑色的碳．小聰同學(xué)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(fā)生反應(yīng)，生成的氧化鈉和黑色的碳．為了證實小聰同學(xué)的推理，興趣小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)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BC（填序號），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；．若要得到干燥純凈的二氧化碳，可以將發(fā)生裝置產(chǎn)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，除去水蒸氣．
②金屬鈉在二氧化碳中的燃燒
如圖裝置所示，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(yīng)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(zhì)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(xiàn)渾濁（填現(xiàn)象），有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2H₂O．排盡玻璃管里的空氣后，繼續(xù)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(chǎn)生白煙，PdCl₂溶液中有黑色物質(zhì)生成．實驗結(jié)果表明：金屬鈉能與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，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(fā)生反應(yīng)的結(jié)果是不一樣的．
金屬鈉與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)是否生成氧化鈉呢？該興趣小組同學(xué)討論后認為：金屬鈉與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)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(yīng)：Na₂O+H₂O═2NaOH，反應(yīng)后所得溶液呈現(xiàn)堿性．為了檢驗金屬鈉與二氧化碳反應(yīng)生成的白煙成分，興趣小組同學(xué)進行了如下實驗，并根據(jù)實驗現(xiàn)象得出了結(jié)論．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)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CaCl2溶液，產(chǎn)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 Na2O物質(zhì)
	滴加稀HCl，有氣泡產(chǎn)生．	白色固體是Na2CO3

根據(jù)實驗結(jié)果可知，金屬鈉與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器的形狀、結(jié)構(gòu)、用途判斷．
（2）根據(jù)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(jù)、排水法的優(yōu)點回答．
（3）①根據(jù)實驗室制二氧化碳所用藥品的狀態(tài)、反應(yīng)條件、二氧化碳的性質(zhì)選擇裝置；根據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式；根據(jù)濃硫酸的吸水性判斷其作用．
②根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水的性質(zhì)回答前兩空；根據(jù)碳酸鈉與可溶性鈣鹽反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，Na₂O+H₂O═2NaOH，反應(yīng)后所得溶液呈現(xiàn)堿性回答表格；根據(jù)實驗結(jié)果判斷出除一氧化碳外的另一種產(chǎn)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(fā)生裝置選A，后者是固體與液體常溫下混合制氣體，發(fā)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(jù)是氧氣不易溶解于水；根據(jù)制取原理，相關(guān)反應(yīng)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（或2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）．
（3）①實驗室制二氧化碳的反應(yīng)原理是碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；藥品是固態(tài)的石灰石和液態(tài)的稀鹽酸，反應(yīng)不需要加熱，發(fā)生裝置選擇B，二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，其密度比空氣大，可用向上排空氣尖收集，裝置選擇C；因濃硫酸有吸水性，常作氣體干燥劑，用來除去氣體中的水蒸氣．
②二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，故二氧化碳通入澄清的石灰水，石灰水會變渾，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2H₂O；因為Na₂O+H₂O═2NaOH，在溶液中可通過檢驗氫氧化鈉來檢驗氧化鈉，生成的產(chǎn)物是氧化鈉，還是碳酸鈉，還是二者的混合物，可以先把固體溶解于水制成溶液，然后加入足量的氯化鈣溶液，通過是否有白色沉淀來判斷有無碳酸鈉，如有碳酸鈉并同時除去，最后用指示劑檢驗是否有氫氧化鈉，從而判斷是否有氧化鈉，當然用鹽酸可直接檢驗是否有碳酸鈉；根據(jù)實驗結(jié)果，產(chǎn)物為碳酸鈉和一氧化碳，故其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．
故答案為：（1）①鐵架臺；②集氣瓶；（2）A E （或B E）；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（或2H₂O₂$\frac{\underline{\;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(xiàn)象	結(jié)論
	CaCl2 溶液	Na2O
	稀HCl	Na2CO3

2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

點評 氣體的制取是初中重要的化學(xué)實驗之一，既是難重點，又是考查熱點，理解反應(yīng)原理，掌握裝置的選擇依據(jù)、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(guān)鍵．