某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应,利用如图装置进行实验。
已知PdCl2能被一氧化碳还原得到黑色的Pd。请回答下列问题:
(1)请将上图各装置按气体从左到右连接完整:c→_____________________。
(2)用稀盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳,在加稀盐酸时,发现碳酸钙与稀盐酸不能接触,而稀盐酸又不够了,为使反应能顺利进行,可向长颈漏斗中加入的试剂是_______(填字母)。
A.硝酸钠溶液 B.四氯化碳 C.苯 D.稀硝酸
(3)检查装置气密性并装好药品后,点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹,让二氧化碳充满整个装置,当观察到____时,再点燃酒精灯。此步操作的目的是____________。
(4)反应结束后,关闭弹簧夹,可观察到的现象是________。
(5)反应过程中二氧化碳足量,假如反应过程中有下列两种情况,分别写出两种情况下钠与二氧化碳反应的化学方程式。
Ⅰ.装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀,装置①中固体成分只有一种,且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体:_____________________。
Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g,充分反应后,将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)二氧化碳气体,且溶液中还有固体残留:_________________________。
答案:
fg→de→a(b)b(a)→h ABD 装置⑤中澄清石灰水变浑浊 排尽装置中的空气,以免空气中氧气、水蒸气干扰实验 产生的气体使试管内盐酸液面下降,与碳酸钙脱离接触,反应停止 2Na+2CO2 Na2CO3+CO 4Na+3CO22Na2CO3+C
【解析】
为探究钠与CO2的反应,首先用盐酸和碳酸钙在②中反应制取二氧化碳气体,制取的二氧化碳中混有挥发出来的HCl,需要用装置④中的饱和碳酸氢钠溶液除去HCl,然后用③浓硫酸干燥,再在①中进行钠与二氧化碳的反应,最后用装置⑤检验反应产物,据此分析解答。
(1)探究钠与CO2的反应,首先用盐酸和碳酸钙在②中反应制取二氧化碳气体,制取的二氧化碳中混有挥发出来的HCl,需要用装置④中的饱和碳酸氢钠溶液除去HCl,然后用③浓硫酸干燥,再在①中进行钠与二氧化碳的反应,最后用装置⑤检验反应产物,所以装置的连接顺序为:c→fg→de→a(b)b(a)→h;
(2)A. 加入硝酸钠溶液后,增大了盐酸的体积,可以使盐酸与碳酸钙接触,故A正确;
B. 四氯化碳的密度大于稀盐酸,加入四氯化碳后,四氯化碳层在混合液下层,从而使盐酸与碳酸钙接触,故B正确;
C. 苯的密度小于盐酸,加入苯后,苯在混合液上层,无法使稀盐酸与碳酸钙接触,故C错误;
D. 加入稀硝酸后,可以增大溶液体积,使溶液与碳酸钙接触,故D正确;故选ABD;
(3)钠化学性质比较活泼,能够与空气中的氧气、水反应,所以点燃酒精灯之前应需要打开弹簧夹,让CO2充满整个装置,以便排尽装置中的空气,避免空气中O2、H2O干扰实验;由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,当装置⑤中澄清石灰水变浑浊时,证明装置中空气已经排尽;
(4)反应结束后,关闭弹簧夹,产生的气体使试管内盐酸液面下降,与碳酸钙脱离接触,反应停止;
(5)Ⅰ.装置⑤PdCl2溶液中观察到有黑色沉淀,PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd,则黑色沉淀为Pd,钠与二氧化碳反应生成了CO;装置①中固体成分只有一种,且向固体中加入稀盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,该气体为二氧化碳,则钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和CO,即反应的化学方程式为2Na+2CO2Na2CO3+CO;
Ⅱ.装置①中钠的质量为0.46g,则钠的物质的量为0.02mol,将装置①中的固体加入到足量稀盐酸中产生224mL(标准状况)CO2气体,二氧化碳的物质的量为:,则反应后生成碳酸钠的物质的量为0.01mol,说明钠完全转化成了碳酸钠;溶液中还有固体残留,根据化合价变化可知,残留的固体只能为C,则钠与二氧化碳反应生成了碳酸钠和C,反应的化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C。