Question

11．小明發(fā)現(xiàn)一種淡黃色的粉末可以用于殺菌、消毒和漂白，于是想探究該固體的成分．
[提出問題]該淡黃色固體的化學成分是什么？
[查閱資料]（1）硫單質是一種淡黃色固體，難溶于水，在空氣中點燃硫單質，生成一種無色、有刺激性氣味的氣體．
（2）過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體，能與水反應，生成氣體并放出大量的熱．
[設計實驗方案]
方案一：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩并觀察現(xiàn)象．
方案二：在燃燒匙里放少量該固體，在酒精燈上加熱，觀察現(xiàn)象．
比較以上兩方案，你認為的最佳方案是方案一，理由是（從環(huán)保、操作等角度分析）操作簡單，現(xiàn)象明顯，對環(huán)境無污染．
[實驗驗證并得出結論】小明向盛有少量該固體的試管中加入2mL水，立刻觀察到有無色氣泡產(chǎn)生，并且驗證出該反應同時生成了氫氧化鈉（NaOH）．通過實驗驗證，確定該淡黃色粉末為過氧化鈉．
小明想對生成的氣體成分判斷，他提出了以下兩種假設：
①該氣體是CO    ②該氣體是O₂
你認為上述假設哪個更合理？假設②合理．理由是因為化學反應前后元素種類不變，反應物中不含碳元素．
請設計一個實驗，驗證你的合理假設（寫出簡要操作步驟、實驗現(xiàn)象和結論）．

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條復燃	證明是氧氣

該反應的化學符號表達式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
[計算]注：（2）、（3）要寫出計算過程．相對原子質量：Na-23   O-16
（1）在過氧化鈉（Na₂O₂）中，氧元素的化合價為-1；
（2）過氧化鈉中鈉、氧元素的質量比為23：16； 
（3）78克過氧化鈉與44克二氧化碳中所含氧元素的質量相等．

Answer 1

分析 [設計實驗方案]：根據(jù)硫在空氣中點燃生成生成一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復雜；即操作的是否簡單進行分析．
[實驗驗證并得出結論]：
根據(jù)質量根據(jù)物質過氧化鈉的化學式Na₂O₂，利用化合價代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價，計算化合物中O元素的化合價．守恒定律化學反應前后元素的種類不會變化和氧氣能使帶火星的木條復燃分析；根據(jù)實驗驗證可以知道過氧化鈉和水反應生成了氫氧化鈉和水，可以據(jù)此寫出該反應的化學方程式；
[計算]①根據(jù)物質過氧化鈉的化學式Na₂O₂，利用化合價代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價，計算化合物中O元素的化合價；
②根據(jù)化學式能計算組成物質的元素的質量比；根據(jù)物質的化學式計算組成元素的質量分數(shù)，利用元素質量分數(shù)求出一定物質中元素質量．

解答 解：
[設計實驗方案]：
硫在空氣中點燃生成生成一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復雜；而方案一中的操作：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩，硫和水不反應也不溶于水，過氧化鈉和水反應產(chǎn)生氣泡，該操作簡單，無污染，現(xiàn)象明顯．
[實驗驗證并得出結論]：
質量守恒定律化學反應前后元素的種類不會變化，反應前只有鈉、氧、氫元素，無碳元素，所以生成的氣體不可能是一氧化碳；即猜想②正確；氧氣能使帶火星的木條復燃，所以我們可以用帶火星的木條來驗證產(chǎn)生的氣體，若木條復燃則說明該氣體是氧氣，即我們的判斷正確；
根據(jù)實驗驗證可以知道過氧化鈉和水反應生成了氫氧化鈉和水，該反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
[計算]
①依化合物中各元素化合價代數(shù)和為零．設化合物Na₂O₂中O元素化合價為x，（+1）×2+2x=0，解得x=-1；
②過氧化鈉中鈉、氧兩種種元素的質量比為：（23×2）：（16×2）═46：32=23：16．
設78克過氧化鈉與質量為y的二氧化碳中所含氧元素的質量相等，則：
78g×$\frac{16×2}{78}$×100%=y×$\frac{16×2}{12+16×2}$×100%，解得：y=44g
答：78克過氧化鈉與44克二氧化碳中所含氧元素的質量相等．
故答案為：
方案一，操作簡單，現(xiàn)象明顯，對環(huán)境無污染．
假設②合理，因為化學反應前后元素種類不變，反應物中不含碳元素．

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條復燃	證明是氧氣

2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
[計算]-1；②23：16，③44．

點評 判斷實驗方案要從可行性、操作是否簡單易行、現(xiàn)象是否明顯、是否無污染等方面分析；解答信息題要充分抓住題中信息和課本上的相關知識．