Question

10．過氧化鈉是一種淡黃色固體，它能與二氧化碳反應生成氧氣，在潛水艇中用作制氧劑，供人類呼吸之用．它與二氧化碳反應的化學方程式為 2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某學生為了驗證這一實驗，以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過氧化鈉樣品為原料，制取O₂，設計出如下實驗裝置：

（1）A中制取CO₂的裝置，從下列圖①、②、③中選哪個圖最好：②

B裝置的作用是吸收A裝置中產生的鹽酸酸霧，C裝置內可能出現的現象是白色固體變藍色．為了檢驗E中收集到的氣體，在取出集氣瓶后，用用帶火星的木條伸入集氣瓶內，木條會出現復燃．
（2）若E中的石灰水出現出現輕微白色渾濁，請說明原因：未反應的二氧化碳與石灰水反應所致．
（3）反應完畢時，若測得E中的集氣瓶收集到的氣體為250mL，又知氧氣的密度為1.43g/L，當裝置的氣密性良好的情況下，實際收集到的氧氣體積比理論計算值小（填“大”或“小”），相差約30mL（取整數值，所用數據均在標準狀況下測定）．
（4）你認為上述A-E的實驗裝置中，E部分是否安全、合理？E是否需要改為下列四項中的哪一項：不安全，不合理；乙．（用甲、乙、丙、丁回答）

Answer 1

分析 以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過氧化鈉樣品為原料，制取O₂，大理石、足量的鹽酸反應生成二氧化碳，不需要加熱，所以A選擇裝置②，通過碳酸氫鈉溶液吸收揮發出的氯化氫，通過無水硫酸鈣干燥后進入在綜D合過氧化鈉反應，生成的氧氣用排飽和石灰水方法收集，同時除去少量剩余的二氧化碳；
（1）實驗室用碳酸鈣和稀鹽酸反應制備二氧化碳，反應無需加熱，且反應需要較多二氧化碳，應用②裝置制備；實驗中要依次進行除雜、干燥收集等操作；
（2）二氧化碳和澄清石灰水反應生成碳酸鈣白色沉淀；
（3）如過氧化鈉完全反應，則E中產生大量沉淀，且產生倒吸；
（4）根據過氧化鈉的質量可以生成氧氣的體積，理論生成氣體的體積-實際氧氣的體積=差值；
（5）根據是否能產生倒吸現象判斷是否合理、安全；根據實驗密度選擇裝置．

解答 解：（1）該反應的藥品是固體和液體，且不需加熱，所以所需裝置為固液混合不加熱型，所以排除①；③中只能制取少量二氧化碳而不能制取大量二氧化碳，所以排除③，故選②；
大理石和鹽酸的反應是放熱反應，鹽酸具有揮發性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氫氣體、水蒸氣，氯化氫和碳酸氫鈉能反應生成二氧化碳，所以B裝置的作用是吸收A裝置中產生的鹽酸酸霧，除去HCl氣體；
二氧化碳和碳酸氫鈉不反應，水蒸氣能使無水硫酸銅由白色變藍色，所以C裝置內可能出現的現象是白色固體變藍色；
過氧化鈉和二氧化碳反應生成氧氣，氧氣能使帶火星的木條復燃，檢驗時，可用帶火星的木條放在管口，木條復燃說明收集到的氣體為氧氣，
故答案為：②；吸收A裝置中產生的鹽酸酸霧；白色固體變藍色；用帶火星，復燃；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，若E中石灰水出現輕微白色渾濁，說明未反應的二氧化碳與石灰水反應所致，
故答案為：未反應的二氧化碳與石灰水反應所致；
（3）1.95g過氧化鈉完全反應生成氧氣的體積為v．
2Na₂O₂～～～～O₂；
2mol       22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$    V
V=0.28L=280mL＞250mL，所以實際收集到的氧氣體積比理論計算值小，280mL-250mL=30mL；
原因是Na₂O₂可能含有其它雜質；D裝置可能有氧氣未被排出，
故答案為：小；30；
（4）E裝置容易產生倒吸現象，所以不安全、不合理，所以需要改進；飽和石灰水能和二氧化碳反應，所以飽和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，乙試管中進氣管較長，二氧化碳能充分和飽和石灰水反應，丙試管中進氣管較短，導致二氧化碳和飽和石灰水反應不充分，且隨著氣體的進入，試管中的液體被排到水槽中，故選乙．
故答案為：不安全，不合理；乙．

點評 本題以鈉的化合物為載體綜合考查學生的分析能力和實驗能力，為高頻考點，注意把握實驗的原理和注意事項，結合物質的性質把握實驗，難度中等．