Question

9．在師生聯(lián)誼晚會上，化學(xué)老師表演了“滴水生火”和“吹氣生火”的魔術(shù)．用棉花將一些過氧化鈉（Na₂O₂）包裹其中，用膠頭滴管向棉花團中滴水，稍后棉花團劇烈燃燒起來．接著再用棉花將一些過氧化鈉包裹其中，用一根玻璃導(dǎo)管向棉花團中吹氣，稍后棉花團也劇烈燃燒起來．同學(xué)們很感興趣，下課后，化學(xué)興趣小組的同學(xué)對燃燒原因及一瓶白色過氧化鈉固體的變質(zhì)情況進行了如下探究．
【查閱資料】①過氧化鈉是一種淡黃色固體   ②過氧化鈉能與水反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氧氣  ③過氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈉和氧氣
【分析討論】
（1）根據(jù)棉花團劇烈燃燒的現(xiàn)象分析，反應(yīng)中除了生成氧氣外，還說明過氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)是放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）小陳同學(xué)認(rèn)為從物理性質(zhì)角度看該樣品中肯定不含過氧化鈉，他的理由是過氧化鈉為淡黃色，但小李同學(xué)覺得不可靠，他取了一些樣品加入適量的水，觀察到不產(chǎn)生氣泡（填現(xiàn)象），證明了小陳同學(xué)的判斷是正確的．
【猜想假設(shè)】
猜想一：樣品中只有NaOH
猜想二：樣品中含有Na₂CO₃和NaOH
猜想三：樣品中只含Na₂CO₃
【實驗探究】
為了證明以上猜想，甲乙丙三個同學(xué)利用小李同學(xué)所得的溶液，分別進行了如下三個實驗方案的探究：

序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
甲		試紙變色，對比比色卡，pH＞7	樣品中一定含NaOH
乙		沒有氣體產(chǎn)生	樣品中一定不含Na2CO3
丙		產(chǎn)生沉淀，且溶液變成紅色	樣品中含Na2CO3和NaOH

（1）上述實驗方案中，實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是丙（填序號）．
（2）實驗操作中存在的錯誤是將pH試紙直接浸入溶液中測pH．
（3）實驗方案中也有錯誤，請說出有錯誤的實驗方案以及錯誤的原因甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應(yīng)，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．
【繼續(xù)探究】
在老師的帶領(lǐng)下，同學(xué)們稱取了一定質(zhì)量的樣品，加入足量的水，配成了50g溶液，再向所配得的溶液中逐滴滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%的稀鹽酸，并精確測量溶液的質(zhì)量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出如圖所示稀鹽酸的質(zhì)量與生成氣體質(zhì)量的關(guān)系圖．試計算：
（1）變質(zhì)前過氧化鈉的質(zhì)量為7.8g；
（2）恰好完全反應(yīng)時所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.9%．
【反思】過氧化鈉保存時應(yīng)該密封保存．

Answer 1

分析 【分析討論】
可燃物燃燒的條件是：與氧氣接觸，溫度達到可燃物的著火點，二者必須同時具備，缺一不可；
根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)可以判斷相關(guān)方面的問題；
根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷物質(zhì)的組成；
【猜想假設(shè)】
樣品中可能只有NaOH，也可能含有Na₂CO₃和NaOH，也可能只含Na₂CO₃；
【實驗探究】
測定溶液pH的方法是：用潔凈干燥的玻璃棒蘸取處理后的廢水，滴在pH試紙上，把變色的pH試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，即可得溶液的pH；
碳酸鈉、氫氧化鈉的水溶液都顯堿性，都能夠使酚酞試液變紅色；
稀鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水，和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
【繼續(xù)探究】
化學(xué)反應(yīng)前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數(shù)不變；
溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{溶質(zhì)質(zhì)量}{溶液質(zhì)量}$×100%；
根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)可以選擇保存物質(zhì)的方法．

解答 解：【分析討論】
（1）根據(jù)棉花團劇烈燃燒的現(xiàn)象分析，反應(yīng)中除了生成氧氣外，還說明過氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)時放出的熱量能使溫度達到棉花的著火點．
故填：放熱．
（2）從物理性質(zhì)角度看該樣品中肯定不含過氧化鈉，因為過氧化鈉是淡黃色固體；
取一些樣品加入適量的水，觀察到不產(chǎn)生氣泡，證明固體不是過氧化鈉．
故填：過氧化鈉為淡黃色；不產(chǎn)生氣泡．
【猜想假設(shè)】
樣品中可能只有NaOH，也可能含有Na₂CO₃和NaOH，也可能只含Na₂CO₃．
故填：Na₂CO₃．
【實驗探究】
（1）上述實驗方案中，實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是丙．
故填：丙．
（2）實驗操作中存在的錯誤是甲，錯誤之處是將pH試紙直接浸入溶液中測pH，這樣會污染試劑．
故填：將pH試紙直接浸入溶液中測pH．
（3）實驗方案中也有錯誤，有錯誤的實驗方案以及錯誤的原因是：甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應(yīng)，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．
故填：甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應(yīng)，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．
【繼續(xù)探究】
（1）設(shè)反應(yīng)生成氯化鈉的質(zhì)量為x，
100g稀鹽酸中氯化氫的質(zhì)量為：100g×7.3%=7.3g，
因為氫氧化鈉和碳酸鈉中的鈉元素都轉(zhuǎn)化到反應(yīng)生成的氯化鈉中，由NaOH+HCl═NaCl+H₂O，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑可知，HCl～NaCl，
HCl～NaCl，
36.5  58.5
7.3g   x
$\frac{36.5}{7.3g}$=$\frac{58.5}{x}$，
x=11.7g，
11.7g氯化鈉中鈉元素的質(zhì)量為：11.7g×$\frac{23}{58.5}$×100%=4.6g，
設(shè)變質(zhì)前過氧化鈉的質(zhì)量為y，
根據(jù)題意有：y×$\frac{46}{78}$×100%=4.6g，
y=7.8g，
故填：7.8．
（2）恰好完全反應(yīng)時所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{11.7g}{50g+100g-2.2g}$×100%=7.9%．
故填：7.9%．
【反思】
因為過氧化鈉暴露在空氣中容易變質(zhì)，因此應(yīng)該密封保存．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．