Question

4．在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑．請選用適當的化學試劑和實驗用品、用圖中的實驗裝置進行實驗，證明過氧化鈉可作供氧劑．
（1）填寫表中空格：

儀器	加入試劑	加入該試劑的目的
B	飽和NaHCO3溶液	除去CO2氣體中混入的HCl
C	石棉絨與過氧化鈉	與CO2和水氣反應，產生O2
D	NaOH	吸收未反應的CO2氣體

（2）在上述某一裝置中，11.6g CO₂和水蒸氣的混合氣體與足量的Na₂O₂充分反應后，固體質量增加了3.6g，則原混合氣體的平均相對分子質量為23.2 
A.5.8   B.11.6  C.23.2  D.46.4
（3）試管F收集滿氣體后，下一步實驗操作是把F中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣
（4）某人按下列方程測定樣品中Na₂O₂的含量：稱取一定量樣品溶于足量的水，發生反應：Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂，2H₂O2$\frac{\underline{\;NaOH\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，根據生成O₂的量計算樣品中Na₂O₂的純度，他仔細實驗過多次，得到的Na₂O₂含量均明顯低于實際含量，這是因為B．
A．稱量錯誤
B．H₂O₂分解不完全
C．Na₂O₂轉化為H₂O₂和NaOH的反應不完全
D．裝置漏氣．

Answer 1

分析 （1）由實驗裝置可知，本實驗首先由CaCO₃和鹽酸反應生成CO₂，產生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后過氧化鈉與CO₂和水氣反應，產生O₂，用排水法收集O₂，最后取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣；
（2）向足量的固體Na₂O₂中通入11.6gCO₂和H₂O，發生反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，固體只增加了3.6g，是因為生成O₂，根據質量守恒定律可知m（O₂）=11.6g-3.6g=8g，根據n=$\frac{m}{M}$計算生成氧氣的物質的量，根據方程式可知n（混合氣體）=2n（O₂），進而計算原混合氣體的平均相對分子質量；
（3）根據氧氣的驗證方法分析；
（4）由于試驗過多次，不可能是稱量錯誤、裝置漏氣的原因，然后結合反應方程式分析導致Na₂O₂含量均明顯低于實際含量的原因．

解答 解：（1）產生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后過氧化鈉與CO₂和水氣反應，產生O₂；由于生成的氧氣中混有二氧化碳氣體，應用NaOH溶液洗氣，吸收未反應的CO₂氣體，用排水法收集O₂，
故答案為：

儀器	加入試劑	加入該試劑的目的
B		除去CO2氣體中混入的HCl
C	過氧化鈉	與CO2和水氣反應，產生O2
D	NaOH溶液	吸收未反應的CO2氣體

（2）向足量的固體Na₂O₂中通入11.6gCO₂和H₂O，發生反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，固體只增加了3.6g，是因為生成O₂，根據質量守恒定律可知m（O₂）=11.6g-3.6g=8g，氧氣的物質的量為：n（O₂）=$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，
根據方程式2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑可知n（混合氣體）=2n（O₂）=2×0.25mol=0.5mol，
所以原混合氣體的平均摩爾質量為：$\frac{11.6g}{0.5mol}$=23.2g/mol，故混合氣體的平均相對分子質量為23.2，
故答案為：23.2；
（3）本實驗的目的為證明過氧化鈉可作供氧劑，收集氣體后要驗證是否為氧氣，為防止倒吸，應先把F中的導管移出水面，然后關閉分液漏斗活塞，用帶火星的木條伸入試管口內，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣，
故答案為：把F中的導管移出水面，關閉分液漏斗活塞，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內，木條復燃，證明試管中收集的氣體是氧氣；
（4）A．由于反復試驗多次，不能是因為稱量錯誤導致Na₂O₂含量均明顯低于實際含量，故A錯誤；
B．H₂O₂分解不完全，在反應后的溶液中存在部分雙氧水分子，會導致生成的氧氣的量偏小，則得到的Na₂O₂含量均明顯低于實際含量，故B正確；
C．Na₂O₂轉化為H₂O₂和NaOH的反應會完全反應，不可能出現該反應不完全，故C錯誤；
D．反復試驗多次，不會因為裝置漏氣導致Na₂O₂含量均明顯低于實際含量，故D錯誤；
故選B．

點評 本題考查了性質試驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確過氧化鈉與水反應的原理為解答關鍵，注意掌握性質試驗方案的設計與評價原則，試題培養了學生的分析能力及化學實驗能力．