Question

1．過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體．在一次科技活動中，某化學興趣小組的同學將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1的實驗中，發現了高低不同的兩根蠟燭，下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；同時也驚奇地發現棉花燃燒了起來．

（一）．探究棉花燃燒的原因
（1）實驗中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現象說明二氧化碳具有密度比空氣大、不能燃燒、不支持燃燒的性質．
（2）棉花為什么會燃燒呢？小組同學聯想起物質燃燒的相關知識，推理出棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：與氧氣接觸、b：溫度達到棉花的著火點兩個條件．
【提出問題】在上述實驗中是如何給棉花提供a和b這兩個燃燒條件的呢？
【查閱資料】在常溫下Na₂O₂和CO₂能發生化學反應．
【設計實驗】經過討論后，小組同學設計了如圖2的實驗進行探究．
【實驗步驟】
①檢查整套裝置的氣密性；
②把相關的試劑放入對應的儀器內，并按圖2組裝整套實驗儀器；
③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內；
④一段時間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現象．
【實驗現象】①無水硫酸銅沒有變藍色；②帶火星的小木條復燃；③飽和的澄清石灰水出現白色不溶物．
【實驗分析】①A裝置中發生的化學反應方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②D裝置的燒杯內出現白色不溶物的原因是過氧化鈉和二氧化碳反應放熱，導致氫氧化鈣溶解度減小．
③為了保證進入D裝置的氣體中不含水蒸氣，小組設計的實驗裝置中B裝置的作用是吸收水蒸氣；C裝置的作用是檢驗二氧化碳中是否含有水蒸氣．
【得出結論】①“小木條復燃”說明Na₂O₂和CO₂反應產生了氧氣，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a；②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na₂O₂和CO₂反應要放出（填“吸收”或“放出”）熱量，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b．
請幫著完成過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【拓展延伸】興趣小組的同學用脫脂棉包住少量過氧化鈉（Na₂O₂），放在石棉網上．在脫脂棉上滴加幾滴水，發現脫脂棉也燃燒起來．說明過氧化鈉（Na₂O₂）還能與水反應．過氧化鈉（Na₂O₂）與水反應生成了什么？他們向盛有過氧化鈉粉末的試管中加入水，發現有氣泡，將帶火星木條伸入試管中，木條復燃，充分反應后，取試管中的少量溶液放入另一小試管中加入幾滴無色酚酞試液，液體變成紅色，說明溶液中有NaOH生成．
過氧化鈉與水反應方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
過氧化鈉久置于空氣中會變質產生氫氧化鈉和碳酸鈉兩種雜質．
（二）．測定久置于空氣中的過氧化鈉樣品中過氧化鈉純度
【實驗過程】稱量156g樣品放在銅網中，按圖3示裝置組裝后（藥水瓶底部留有小孔），稱量儀器及藥品總質量，將銅網插入足量水中，反應完全后稱量儀器及反應后物質總質量．測得實驗數據如下表．

	樣品質量	裝置及藥品總質量	裝置及反應后物質總質量
實驗數據	156	394g	378g

【問題討論】
（1）藥水瓶中堿石灰的作用為吸收水蒸氣．
（2）本實驗測得過氧化鈉含量可能會偏小的原因是反應生成的氧氣不能全部排出．
（3）根據實驗數據計算：①生成氧氣16g．
②樣品中過氧化鈉的質量分數是50%．
（三）測定久置過氧化鈉樣品中碳酸鈉含量
【測定方案】

①如圖4所示，連接好裝置，檢查裝置氣密性；
②精確稱量一袋樣品質量置于燒杯中并加入適量水混合，再全部倒入燒瓶中，并在分液漏斗中加入足量稀鹽酸；
③將液面調節到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，打開止水夾和分液漏斗活塞；
④反應結束后，再次調節量氣管兩邊液面相平，讀出氣體體積；
⑤計算樣品中碳酸鈉含量（CO₂的密度為1.97g/L）．
【問題討論】
（1）圖4中油層的作用為防止二氧化碳溶于水，用橡皮管將分液漏斗和燒瓶連接起來，其作用是使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等．
中和反應放熱，滴加稀鹽酸后，發生裝置中的中和反應的化學方程式為NaOH+HCl═NaCl+H₂O，這個反應的發生可能使測定結果偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（2）若測得量氣管讀數為896ml，則實驗中選用的量氣管規格合適的是B（填字母序號）          
A、100ml     B、1L      C、2L
（3）步驟2中將樣品和水混合的目的是使過氧化鈉和水反應．

Answer 1

分析 （一）二氧化碳密度比空氣大，不能燃燒，不支持燃燒；
可燃物燃燒的條件是：與氧氣接觸，溫度達到可燃物的著火點，二者必須同時具備，缺一不可；
碳酸鈣和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；
氫氧化鈣的溶解度隨著溫度升高而減小；
濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
白色無水硫酸銅能和水反應生成藍色五水硫酸銅；
氧氣能使帶火星的木條復燃；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
（二）反應前后的質量差即為反應生成氧氣的質量，根據氧氣質量和反應的化學方程式可以計算過氧化鈉的質量，進一步可以計算過氧化鈉的質量分數；
（三）二氧化碳能夠溶于水；
氫氧化鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉和水；
步驟2中將樣品和水混合的目的是為了避免過氧化鈉和水反應生成的氧氣干擾二氧化碳的測定．

解答 解：（一）（1）實驗中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現象說明二氧化碳具有密度比空氣大、不能燃燒、不支持燃燒的性質．
故填：密度比空氣大；不能燃燒、不支持燃燒．
（2）棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：與氧氣接觸、b：溫度達到棉花的著火點兩個條件．
故填：與氧氣接觸；溫度達到棉花的著火點．
【實驗分析】①A裝置中碳酸鈣和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，發生的化學反應方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②D裝置的燒杯內出現白色不溶物的原因是過氧化鈉和二氧化碳反應放熱，導致氫氧化鈣溶解度減小．
故填：過氧化鈉和二氧化碳反應放熱，導致氫氧化鈣溶解度減小．
③為了保證進入D裝置的氣體中不含水蒸氣，小組設計的實驗裝置中B裝置的作用是吸收水蒸氣；C裝置的作用是檢驗二氧化碳中是否含有水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣；檢驗二氧化碳中是否含有水蒸氣．
【得出結論】①“小木條復燃”說明Na₂O₂和CO₂反應產生了氧氣，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a；②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na₂O₂和CO₂反應放出熱量，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b．
過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
故填：氧氣；放出；2；2；2；O₂．
【拓展延伸】取試管中的少量溶液放入另一小試管中加入幾滴無色酚酞試液，液體變成紅色，說明溶液中有NaOH生成．
故填：紅．
（二）
【問題討論】
（1）藥水瓶中堿石灰的作用為吸收水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣．
（2）本實驗測得過氧化鈉含量可能會偏小的原因是反應生成的氧氣不能全部排出．
故填：反應生成的氧氣不能全部排出．
（3）根據實驗數據計算：①生成氧氣質量為：394g-378g=16g．
故填：16．
②設樣品中過氧化鈉的質量為x，
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
156                              32
x                                16g
$\frac{156}{x}$=$\frac{32}{16g}$，
x=78g，
樣品中過氧化鈉的質量分數為：$\frac{78g}{156g}$×100%=50%，
故填：50%．
（三）
【問題討論】
（1）圖4中油層的作用為防止二氧化碳溶于水，用橡皮管將分液漏斗和燒瓶連接起來，其作用是使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等；
中和反應放熱，滴加稀鹽酸后，發生裝置中的中和反應是氫氧化鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉和水，反應的化學方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
這個反應的發生會導致氣體壓強增大，從而導致測定的二氧化碳體積偏大，會進一步導致測定結果偏大．
故填：防止二氧化碳溶于水；使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等；NaOH+HCl═NaCl+H₂O；偏大．
（2）若測得量氣管讀數為896ml，則實驗中選用的量氣管規格合適的是1L，這是因為1L比896ml，又最接近896ml．
故填：B．
（3）步驟2中將樣品和水混合的目的是使過氧化鈉和水反應，從而避免過氧化鈉和水反應生成的氧氣干擾二氧化碳的測定．．
故填：使過氧化鈉和水反應．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．