Question

5．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1.95克過氧化鈉樣品為原料，制取O₂，設計出如圖1實驗裝置：

（1）A中制取CO₂的裝置，應從圖2①、②、③中選哪個：②．
B裝置的作用是吸收A裝置中產生的鹽酸酸霧，C裝置內可能出現什么現象？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，用帶火星的木條伸入集氣瓶內，木條會出現復燃．
（2）若E中石灰水出現輕微渾濁，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250毫升，又知氧氣的密度為1.43克/升，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（大或小），相差約30毫升（取整數值，所用數據均在標準狀況下測定），這可能是由于Na₂O₂可能含有其它雜質，D裝置可能有氧氣未被排出．
（4）你認為上述A---E的實驗裝置中，E部分是否安全、合理？不安全，不合理；E是否需要改進，若需要改進，應改為圖3中的乙（填甲、乙、丙、丁）．

Answer 1

分析 （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；C裝置中硫酸銅吸水轉化為五水硫酸銅晶體；E中收集的氣體為氧氣，用帶火星的木條檢驗；
（2）二氧化碳和澄清石灰水反應生成碳酸鈣白色沉淀；
（3）根據過氧化鈉的質量可以計算理論上生成氧氣的體積，理論生成氣體的體積-實際氧氣的體積=差值；Na₂O₂可能含有其它雜質，D裝置可能有氧氣未被排出等會導致實際體積小于理論體積；
（4）與過氧化鈉反應得到氣體中會混有二氧化碳，用排飽和石灰水收集氧氣，可以除去未反應的二氧化碳，但可能導致溶液倒吸現象，可以將E裝置改為二氧化碳除雜裝置、氧氣收集裝置．

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，且反應需要較多二氧化碳，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，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．
故答案為：②；白色固體變藍色；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；
156g     22.4L
1.95g     V
V=$\frac{1.95g×22.4L}{156g}$=0.28L=280mL＞250mL，所以實際收集到的氧氣體積比理論計算值小，相差280mL-250mL=30mL，可能原因是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；Na₂O₂可能含有其它雜質，D裝置可能有氧氣未被排出；
（4）與過氧化鈉反應得到氣體中會混有二氧化碳，E中用排飽和石灰水收集氧氣，可以除去未反應的二氧化碳，容易產生倒吸現象，所以不安全、不合理，所以需要改進，由于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 本題考查氣體制備實驗，側重考查學生的分析能力、實驗能力，關鍵是對原理與裝置的理解，難度中等．