Question

1．過氧化鈉（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．

（一）．探究棉花燃燒的原因
（1）實(shí)驗(yàn)中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現(xiàn)象說明二氧化碳具有密度比空氣大、不能燃燒、不支持燃燒的性質(zhì)．
（2）棉花為什么會燃燒呢？小組同學(xué)聯(lián)想起物質(zhì)燃燒的相關(guān)知識，推理出棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：與氧氣接觸、b：溫度達(dá)到棉花的著火點(diǎn)兩個(gè)條件．
【提出問題】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】在常溫下Na₂O₂和CO₂能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】經(jīng)過討論后，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)的試劑放入對應(yīng)的儀器內(nèi)，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．
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①無水硫酸銅沒有變藍(lán)色；②帶火星的小木條復(fù)燃；③飽和的澄清石灰水出現(xiàn)白色不溶物．
【實(shí)驗(yàn)分析】①A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②D裝置的燒杯內(nèi)出現(xiàn)白色不溶物的原因是過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)放熱，導(dǎo)致氫氧化鈣溶解度減�。�
③為了保證進(jìn)入D裝置的氣體中不含水蒸氣，小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置中B裝置的作用是吸收水蒸氣；C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳中是否含有水蒸氣．
【得出結(jié)論】①“小木條復(fù)燃”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a；②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)要放出（填“吸收”或“放出”）熱量，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b．
請幫著完成過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【拓展延伸】興趣小組的同學(xué)用脫脂棉包住少量過氧化鈉（Na₂O₂），放在石棉網(wǎng)上．在脫脂棉上滴加幾滴水，發(fā)現(xiàn)脫脂棉也燃燒起來．說明過氧化鈉（Na₂O₂）還能與水反應(yīng)．過氧化鈉（Na₂O₂）與水反應(yīng)生成了什么？他們向盛有過氧化鈉粉末的試管中加入水，發(fā)現(xiàn)有氣泡，將帶火星木條伸入試管中，木條復(fù)燃，充分反應(yīng)后，取試管中的少量溶液放入另一小試管中加入幾滴無色酚酞試液，液體變成紅色，說明溶液中有NaOH生成．
過氧化鈉與水反應(yīng)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
過氧化鈉久置于空氣中會變質(zhì)產(chǎn)生氫氧化鈉和碳酸鈉兩種雜質(zhì)．
（二）．測定久置于空氣中的過氧化鈉樣品中過氧化鈉純度
【實(shí)驗(yàn)過程】稱量156g樣品放在銅網(wǎng)中，按圖3示裝置組裝后（藥水瓶底部留有小孔），稱量儀器及藥品總質(zhì)量，將銅網(wǎng)插入足量水中，反應(yīng)完全后稱量儀器及反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量．測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．

	樣品質(zhì)量	裝置及藥品總質(zhì)量	裝置及反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)	156	394g	378g

【問題討論】
（1）藥水瓶中堿石灰的作用為吸收水蒸氣．
（2）本實(shí)驗(yàn)測得過氧化鈉含量可能會偏小的原因是反應(yīng)生成的氧氣不能全部排出．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：①生成氧氣16g．
②樣品中過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50%．
（三）測定久置過氧化鈉樣品中碳酸鈉含量
【測定方案】

①如圖4所示，連接好裝置，檢查裝置氣密性；
②精確稱量一袋樣品質(zhì)量置于燒杯中并加入適量水混合，再全部倒入燒瓶中，并在分液漏斗中加入足量稀鹽酸；
③將液面調(diào)節(jié)到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，打開止水夾和分液漏斗活塞；
④反應(yīng)結(jié)束后，再次調(diào)節(jié)量氣管兩邊液面相平，讀出氣體體積；
⑤計(jì)算樣品中碳酸鈉含量（CO₂的密度為1.97g/L）．
【問題討論】
（1）圖4中油層的作用為防止二氧化碳溶于水，用橡皮管將分液漏斗和燒瓶連接起來，其作用是使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等．
中和反應(yīng)放熱，滴加稀鹽酸后，發(fā)生裝置中的中和反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+HCl═NaCl+H₂O，這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生可能使測定結(jié)果偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（2）若測得量氣管讀數(shù)為896ml，則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格合適的是B（填字母序號）          
A、100ml     B、1L      C、2L
（3）步驟2中將樣品和水混合的目的是使過氧化鈉和水反應(yīng)．

Answer 1

分析 （一）二氧化碳密度比空氣大，不能燃燒，不支持燃燒；
可燃物燃燒的條件是：與氧氣接觸，溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)，二者必須同時(shí)具備，缺一不可；
碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；
氫氧化鈣的溶解度隨著溫度升高而減小；
濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
白色無水硫酸銅能和水反應(yīng)生成藍(lán)色五水硫酸銅；
氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
（二）反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成氧氣的質(zhì)量，根據(jù)氧氣質(zhì)量和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計(jì)算過氧化鈉的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（三）二氧化碳能夠溶于水；
氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水；
步驟2中將樣品和水混合的目的是為了避免過氧化鈉和水反應(yīng)生成的氧氣干擾二氧化碳的測定．

解答 解：（一）（1）實(shí)驗(yàn)中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現(xiàn)象說明二氧化碳具有密度比空氣大、不能燃燒、不支持燃燒的性質(zhì)．
故填：密度比空氣大；不能燃燒、不支持燃燒．
（2）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：與氧氣接觸、b：溫度達(dá)到棉花的著火點(diǎn)兩個(gè)條件．
故填：與氧氣接觸；溫度達(dá)到棉花的著火點(diǎn)．
【實(shí)驗(yàn)分析】①A裝置中碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②D裝置的燒杯內(nèi)出現(xiàn)白色不溶物的原因是過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)放熱，導(dǎo)致氫氧化鈣溶解度減�。�
故填：過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)放熱，導(dǎo)致氫氧化鈣溶解度減�。�
③為了保證進(jìn)入D裝置的氣體中不含水蒸氣，小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置中B裝置的作用是吸收水蒸氣；C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳中是否含有水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣；檢驗(yàn)二氧化碳中是否含有水蒸氣．
【得出結(jié)論】①“小木條復(fù)燃”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a；②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)放出熱量，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b．
過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
故填：氧氣；放出；2；2；2；O₂．
【拓展延伸】取試管中的少量溶液放入另一小試管中加入幾滴無色酚酞試液，液體變成紅色，說明溶液中有NaOH生成．
故填：紅．
（二）
【問題討論】
（1）藥水瓶中堿石灰的作用為吸收水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣．
（2）本實(shí)驗(yàn)測得過氧化鈉含量可能會偏小的原因是反應(yīng)生成的氧氣不能全部排出．
故填：反應(yīng)生成的氧氣不能全部排出．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：①生成氧氣質(zhì)量為：394g-378g=16g．
故填：16．
②設(shè)樣品中過氧化鈉的質(zhì)量為x，
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
156                              32
x                                16g
$\frac{156}{x}$=$\frac{32}{16g}$，
x=78g，
樣品中過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{78g}{156g}$×100%=50%，
故填：50%．
（三）
【問題討論】
（1）圖4中油層的作用為防止二氧化碳溶于水，用橡皮管將分液漏斗和燒瓶連接起來，其作用是使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等；
中和反應(yīng)放熱，滴加稀鹽酸后，發(fā)生裝置中的中和反應(yīng)是氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生會導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)增大，從而導(dǎo)致測定的二氧化碳體積偏大，會進(jìn)一步導(dǎo)致測定結(jié)果偏大．
故填：防止二氧化碳溶于水；使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等；NaOH+HCl═NaCl+H₂O；偏大．
（2）若測得量氣管讀數(shù)為896ml，則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格合適的是1L，這是因?yàn)?L比896ml，又最接近896ml．
故填：B．
（3）步驟2中將樣品和水混合的目的是使過氧化鈉和水反應(yīng)，從而避免過氧化鈉和水反應(yīng)生成的氧氣干擾二氧化碳的測定．．
故填：使過氧化鈉和水反應(yīng)．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．