Question

17．某研究性學習小組，為了探究過氧化鈉的強氧化性，設計了如圖的實驗裝置．

實驗步驟及現象如下：
①檢查裝置氣密性后，裝入藥品并連接儀器．
②緩慢通入一定量的N₂后，將裝置D連接好（導管末端未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，反應劇烈，產生黃綠色氣體．
③一段時間后，將導管末端伸入集氣瓶中收集氣體．裝置D中收集到能使帶火星的木條復燃的無色氣體．
④反應結束后，關閉分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至裝置中氣體無色．
回答下列問題：
（1）裝置B中的濕潤的紅色紙條褪色，證明A中反應有Cl₂（填化學式）生成．若B中改放濕潤的淀粉KI試紙，僅憑試紙變藍的現象不能證明上述結論，請用離子方程式說明原因4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O（或4I^-+O₂+2H₂O═2I₂+4OH^-）．
（2）裝置C的作用是吸收HCl和過量的Cl₂，防止污染空氣，使D中能收集到較為純凈的氧氣．
（3）甲同學認為O₂是Na₂O₂被鹽酸中的HCl還原所得．乙同學認為此結論不正確，他可能的理由為①Na₂O₂被還原時氧元素的化合價應該降低，不可能得到O₂；
②O₂有可能是Na₂O₂與鹽酸中的H₂O反應生成的．
（4）實驗證明，Na₂O₂能與干燥的HCl反應，完成并配平該化學方程式．
□Na₂O₂+□HClNa₂O₂+4HCl□Cl₂+□NaCl+□Cl₂+2NaCl+2H₂O
該反應不能（填“能”或“不能”）用于實驗室快速制取純凈的Cl₂，理由是實驗室沒有可直接使用的干燥HCl氣體的物質、固體與氣體反應較慢、產生的氯氣中含有大量的氯化氫氣體（答出任何一點即可，其他合理答案均可）（要求答出要點）．

Answer 1

分析 （1）HClO有漂白性，氯氣和水反應生成HClO；O₂、Cl₂都具有強氧化性，都能將碘離子氧化為I₂，I₂遇淀粉試液變藍色；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，會導致收集的O₂不純凈；
（3）如果Na₂O₂被還原，則O元素應該得電子化合價降低；Na₂O₂還能和水反應生成氧氣；
（4）根據元素守恒知，生成物中還有水生成，該反應中O元素化合價由-1價變為-2價、Cl元素化合價由-1價變為0價，根據轉移電子相等配平方程式；
氣體和固體反應較緩慢，且制得的氯氣中含有大量HCl．

解答 解：（1）濕潤的紅色石蕊試紙褪色，說明有HClO生成，氯氣和水反應生成HClO，所以說明裝置A中有Cl₂生成；
若B中改放濕潤的淀粉KI試紙，碘離子具有還原性，O₂、Cl₂都具有強氧化性，都能將碘離子氧化為I₂，I₂遇淀粉試液變藍色，發生的離子反應方程式為4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O（或4I^-+O₂+2H₂O═2I₂+4OH^-），所以不能據此證明上述結論，
故答案為：Cl₂；4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O（或4I^-+O₂+2H₂O═2I₂+4OH^-）；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，會導致收集的O₂不純凈，且鹽酸具有揮發性，導致生成的氣體中含有HCl，氯氣、HCl都能和NaOH反應而除去，則NaOH的作用是吸收HCl和過量的Cl₂，防止污染空氣，使D中能收集到較為純凈的氧氣，
故答案為：吸收HCl和過量的Cl₂，防止污染空氣，使D中能收集到較為純凈的氧氣；
（3）①如果Na₂O₂被還原，則O元素應該得電子化合價降低，不能是化合價升高，
Na₂O₂被還原時氧元素的化合價應該降低，不可能得到O₂
②水和過氧化鈉反應也生成氧氣，O₂有可能是Na₂O₂與鹽酸中的H₂O反應生成的；
故答案為：Na₂O₂被還原時氧元素的化合價應該降低，不可能得到O₂；O₂有可能是Na₂O₂與鹽酸中的H₂O反應生成的；
（4）根據元素守恒知，生成物中還有水生成，該反應中O元素化合價由-1價變為-2價、Cl元素化合價由-1價變為0價，根據轉移電子相等配平方程式為Na₂O₂+4HCl═Cl₂+2NaCl+2H₂O，
實驗室沒有可直接使用的干燥HCl氣體的物質、固體與氣體反應較慢、產生的氯氣中含有大量的氯化氫氣體，所以該實驗不能用于實驗室快速制取純凈的Cl₂，
故答案為：1；4；1；2；2H₂O；不能；實驗室沒有可直接使用的干燥HCl氣體的物質、固體與氣體反應較慢、產生的氯氣中含有大量的氯化氫氣體（答出任何一點即可，其他合理答案均可）．

點評 本題考查性質實驗探究，側重考查學生動手操作、分析問題能力，物質的性質是實驗設計的依據，性質、制備實驗方案設計是高考高頻點，綜合性較強，涉及知識點較多，熟練掌握元素化合物知識，題目難度中等．