Question

某学习小组通过查阅资料得知,CO₂与Na₂O₂的反应需要在一定量水蒸气存在的条件下才能进行,于是他们设计了如图所示的装置对此问题进行探究,同时验证Na₂O₂与CO₂反应的气体产物。

（1）写出装置A中有关反应的离子方程式:_________________,装置B中的试剂是____,装置E的作用是_____________。

（2）U形管C中的试剂是____。若要求根据装置D中的现象来确定CO₂与Na₂O₂之间的反应是否需要在潮湿的条件下才能进行,对两个止水夹的操作方式为先打开K₁,关闭K₂，D中无明显现象；当打开K₂，关闭K₁，D中的现象为 ______________,则说明反应需要在潮湿条件下进行。

（3）检验气体产物的方法:用玻璃片在水里盖住集气瓶口,将集气瓶从水中取出,正放在实验台上,_______________。

（4）有人认为,经过较长时间反应后,装置D中生成的物质只有Na₂CO₃而没有NaOH。请设计一个方案证明此结论是正确的:______________。

Answer

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O饱和碳酸氢钠溶液防止后续装置中的水蒸气进入D中干扰实验无水氯化钙D中淡黄色固体变为白色移去玻璃片,将带火星的木条伸入集气瓶,若木条复燃,证明气体产物是氧气取少量装置D中固体溶于水,加入足量的BaCl2(或CaCl2)溶液,静置,用pH试纸测得上层清液的pH=7

【解析】

在装置A中，碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去杂质HCl，通过干燥管C进行干燥，或者不通过干燥管C直接进入盛有过氧化钠的D中，E中盛有的浓硫酸可以防止后续装置中的水蒸气进入D中干扰实验，用氢氧化钡溶液吸收多余的二氧化碳，最后用排水法收集氧气。

（1）.在装置A中，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，装置B的作用是吸收二氧化碳中的杂质HCl，所以B中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，因氢氧化钡溶液中的水蒸气会进入D中干扰实验，所以装置E中盛有浓硫酸，作用是防止后续装置中的水蒸气进入D中干扰实验，故答案为：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O；饱和碳酸氢钠溶液；防止后续装置中的水蒸气进入D中干扰实验；

（2）.由上述分析可知，U型管C的作用是干燥二氧化碳，所以C中的试剂是无水氯化钙，先打开K1、关闭K2，二氧化碳先进入U型管C中干燥，再进入D中，此时D中无明显现象，当打开K2，关闭K1，二氧化碳直接进入D中，D中过氧化钠固体的颜色由淡黄色变为白色，则说明反应需要在潮湿条件下进行，故答案为：无水氯化钙；D中淡黄色固体变为白色；

（3）.该反应的气体产物为氧气，检验氧气的方法是：用玻璃片在水里盖住集气瓶口，将集气瓶从水中取出，正放在实验台上，移去玻璃片，将带火星的木条伸入集气瓶，若木条复燃，证明气体产物是氧气，故答案为：移去玻璃片，将带火星的木条伸入集气瓶，若木条复燃，证明气体产物是氧气；

（4）.因Na2CO3和NaOH均会使溶液呈碱性，所以不能直接用酸碱指示剂或pH试纸检验，可以先将固体溶于水，再加入足量的BaCl2(或CaCl2)溶液，使碳酸根离子完全沉淀，静置，用pH试纸测得上层清液的pH=7，即可证明装置D中生成的物质只有Na2CO3而没有NaOH，故答案为：取少量装置D中固体溶于水，加入足量的BaCl2(或CaCl2)溶液，静置，用pH试纸测得上层清液的pH=7。