Question

30、過(guò)氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體．在一次科技活動(dòng)中，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了高低不同的兩根蠟燭，下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；同時(shí)也驚奇地發(fā)現(xiàn)棉花燃燒了起來(lái)．
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現(xiàn)象說(shuō)明二氧化碳具有

密度比空氣的大

、

不支持燃燒

的性質(zhì)．
（2）棉花為什么會(huì)燃燒呢？小組同學(xué)認(rèn)為棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：

棉花充分與氧氣接觸

、b：

溫度必須達(dá)到棉花的著火點(diǎn)

兩個(gè)條件．
[提出問(wèn)題]：在上述實(shí)驗(yàn)中是如何給棉花提供a和b這兩個(gè)燃燒條件的呢？
[查閱資料]：（1）在常溫下Na₂O₂能和CO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
（2）在常溫下Na₂O₂能和水發(fā)生反應(yīng)：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
（3）無(wú)水硫酸銅為白色固體，吸水后變?yōu)樗{(lán)色．
[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]：經(jīng)過(guò)討論后，小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．

[實(shí)驗(yàn)步驟]：①檢查整套裝置的氣密性；②把相關(guān)的試劑放入對(duì)應(yīng)的儀器內(nèi)（D裝置的U型管內(nèi)放有足量的Na₂O₂固體，燒杯內(nèi)盛有飽和的澄清石灰水），并按圖2組裝整套實(shí)驗(yàn)儀器；③用力推動(dòng)針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內(nèi)；④一段時(shí)間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現(xiàn)象．
注：整個(gè)實(shí)驗(yàn)中不考慮稀鹽酸的揮發(fā)和空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]：①無(wú)水硫酸銅沒(méi)有變藍(lán)色；②帶火星的小木條復(fù)燃；
③飽和的澄清石灰水變渾濁．
[實(shí)驗(yàn)分析]：①檢查整套裝置的氣密性的方法：

先在U型管內(nèi)裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩(wěn)定一段時(shí)間則

說(shuō)明氣密性良好

．
②C裝置無(wú)水硫酸銅的作用是

證明CO₂中的水蒸氣確實(shí)已被除去

．
③D裝置的燒杯內(nèi)飽和的澄清石灰水的作用是

析出氫氧化鈣固體，說(shuō)明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)放出熱量

．
[得出結(jié)論]：（1）①“小木條復(fù)燃”說(shuō)明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)產(chǎn)生的一種氣體，使圖1中的棉花滿足了燃燒的一個(gè)條件；②

③飽和的澄清石灰水變渾濁

（填裝置出現(xiàn)的現(xiàn)象）說(shuō)明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)使圖1中的棉花滿足了燃燒的另一個(gè)條件．
（2） Na₂O₂和CO₂反應(yīng)除生成一種氣體外，還生成了一種固體，甲認(rèn)為生成的固體是NaOH，乙認(rèn)為是Na₂CO₃，同學(xué)們經(jīng)過(guò)思考后認(rèn)為甲同學(xué)的猜想是錯(cuò)誤的，理由是：

沒(méi)有水參與反應(yīng)

．
（3）Na₂O₂和CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑

．
[拓展提高]：現(xiàn)有一包保存不當(dāng)?shù)倪^(guò)氧化鈉粉末，已證明其已完全變質(zhì)．為探究其成分，有同學(xué)設(shè)計(jì)了以下定性和定量?jī)煞N實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)你幫助完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
一、定性方案：

二、定量方案：
稱取39.8g樣品于一只質(zhì)量為45g的錐形瓶中，一次性加入20mL蒸餾水后將錐形瓶放置在電子天平上，逐滴滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%的稀硫酸，觀察顯示數(shù)字的變化，并繪制出混合溶液的質(zhì)量與所滴入稀硫酸溶液的質(zhì)量關(guān)系曲線（如圖）；請(qǐng)你根據(jù)曲線計(jì)算出粉末中各成分的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）探究過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物及有關(guān)性質(zhì)，本題檢查裝置的氣密性是難點(diǎn)，關(guān)鍵是要抓住整套裝置的“一頭一尾”，檢查的方法可以是先在U型管內(nèi)裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩(wěn)定一段時(shí)間則說(shuō)明氣密性良好；對(duì)于裝置中的藥品的作用，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)推斷，如：C裝置無(wú)水硫酸銅的作用就是證明CO₂中的水蒸氣確實(shí)已被除去（2）定性定量探究部分，產(chǎn)生白色沉淀，生成了碳酸鈣，產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀，生成了氫氧化銅沉淀，故選用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；計(jì)算部分，根據(jù)題意列式即可．

解答：解：?jiǎn)栴}（1）根據(jù)蠟燭熄滅的情況，可以比較簡(jiǎn)單地得出二氧化碳不支持燃燒、密度比空氣大的結(jié)論．問(wèn)題（2）要根據(jù)物質(zhì)燃燒的條件，認(rèn)識(shí)到燃燒必須棉花充分與氧氣接觸、溫度必須達(dá)到棉花的著火點(diǎn)．為了探究圖1實(shí)驗(yàn)中是如何給棉花提供這兩個(gè)燃燒條件的，先通過(guò)圖2中的A裝置制取一定量的二氧化碳，并用濃硫酸吸收二氧化碳?xì)怏w中混有的水蒸氣，再通過(guò)“無(wú)水硫酸銅沒(méi)有變藍(lán)色”證明CO2中的水蒸氣確實(shí)已被除去，到達(dá)D裝置U型管內(nèi)的氣體是干燥的CO2氣體，然后在P處的帶火星的小木條復(fù)燃，說(shuō)明Na2O2和CO2反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣，可使棉花滿足了與氧氣充分接觸的條件，飽和澄清石灰水中析出氫氧化鈣固體，說(shuō)明Na2O2和CO2反應(yīng)放出熱量，并足以使棉花的溫度達(dá)到著火點(diǎn)．裝置的氣密性檢查的方法是：先在U型管內(nèi)裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩(wěn)定一段時(shí)間則說(shuō)明氣密性良好．定性定量探究部分，產(chǎn)生白色沉淀，生成了碳酸鈣，產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀，生成了氫氧化銅沉淀，故選用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；計(jì)算部分，根據(jù)題意列式即可．
故答案為：實(shí)驗(yàn)（1）密度比空氣大、不支持燃燒；（2）棉花充分與氧氣接觸、溫度必須達(dá)到棉花的著火點(diǎn)；[實(shí)驗(yàn)分析]：①先在U型管內(nèi)裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩(wěn)定一段時(shí)間則說(shuō)明氣密性良好．②證明CO₂中的水蒸氣確實(shí)已被除去③若析出氫氧化鈣固體，說(shuō)明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)放出熱量[得出結(jié)論]：（1）③飽和的澄清石灰水變渾濁（2）沒(méi)有水參與反應(yīng)（3）2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑[拓展提高]：一、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液二、根據(jù)題意：稀硫酸先與NaOH反應(yīng)，用掉100g，再Na₂CO₃與反應(yīng)，用去300g稀硫酸，列式計(jì)算：
   關(guān)系式：2NaOH--H₂SO₄         Na₂CO₃--H₂SO₄  
            80       98          106     98
            m₁      9.8%×100     m₂  9.8%×300     解之得：m₁=8g    m₂=31.8g  答：略．

點(diǎn)評(píng)：本題是探究燃燒的條件，以包有過(guò)氧化鈉固體的棉花自燃為設(shè)計(jì)載體，定性、定量研究不純的過(guò)氧化鈉的組成．