Question

某化學小組進行Na₂O₂與水反應的實驗，如圖所示，該小組對試管c中紅色褪去的原因進行探究．
（1）Na₂O₂中含有的化學鍵類型：

 

；請寫出a中反應的化學方程式

 

．
查閱資料：
①當NaOH溶液pH≥13時，可以使酚酞由紅色褪為無色；
②Na₂O₂與水反應分兩步進行：Na₂O₂+H₂O=NaOH+H₂O₂；2H₂O₂=2H₂O+O₂↑
（2）請設計實驗驗證Na₂O₂與水反應后的溶液中有H₂O₂殘留：取少量b溶液于試管中，

 

，證明溶液中有H₂O₂殘留．
（3）結合資料，該小組同學針c中溶液紅色褪去的原因提出以下假設：
①

 

；
②溶液中H₂O₂破壞酚酞的結構；
③NaOH和H₂O₂共同作用結果．
（4）該小組同學測出c中溶液的pH為14，認為還不能排除假設②、③，于是又進行了如下實驗，請完成下表空白處：

實驗	操作	現(xiàn)象	結論
1	向少量H2O2中滴加2滴酚酞，放置一段時間，再加入NaOH溶液至pH=12	加入NaOH后，無色溶液先變紅，后褪色	①
2	向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12	溶液先變紅，后褪色；加鹽酸后，又出現(xiàn)紅色，且不褪色
3	向Na2O2與水反應后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12 …	②   …	溶液pH大于13時，NaOH使變紅的溶液褪色；pH在8～13時，NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色

（5）某同學按�。�4）中述實驗2褪色后的溶液，加水稀釋至pH=12，沒有觀察到溶液變紅．該同學推測實驗2加鹽酸后溶液變紅還可能與溫度有關，請寫出理由：

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,化學實驗方案的評價

專題：實驗設計題

分析：（1）Na₂O₂是由鈉離子和過氧根離子組成的離子化合物，含有離子鍵和非極性鍵；過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣；
（2）H₂O₂在MnO₂的催化作用下可分解出氧氣，燃氣可使帶火星的木條復燃；
（3）由題干所給資料①當NaOH溶液pH≥13時，可以使酚酞由紅色褪為無色，結合（3）中②③分析；
（4）實驗1：加入NaOH溶液至pH=12后，溶液先變紅，說明假設②溶液中H₂O₂破壞酚酞的結構錯誤，后褪色說明假設③NaOH和H₂O₂共同作用結果正確；
實驗2：向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液先變紅，后褪色，說明當NaOH溶液pH≥13時，可以使酚酞由紅色褪為無色，再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12，又出現(xiàn)紅色，且不褪色，說明PH值小于13時NaOH不能使溶液褪色；
實驗3：向Na₂O₂與水反應后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液pH大于13時，NaOH使變紅的溶液褪色，因此現(xiàn)象為溶液先變紅，后褪色；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12，pH在8～13時，NaOH和H₂O₂共同作用使溶液褪色，因此現(xiàn)象為加稀鹽酸后，又出現(xiàn)紅色，但隨后褪色；
（5）能導致溫度變化的原因是加入稀鹽酸，與氫氧化鈉發(fā)生中和反應而放熱，使溶液溫度升高．

解答： 解：（1）Na₂O₂是由鈉離子和過氧根離子組成的離子化合物，含有離子鍵和非極性鍵；過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，化學方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
古答案為：離子鍵、非極性共價鍵；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）H₂O₂在MnO₂的催化作用下可分解出氧氣，燃氣可使帶火星的木條復燃，因此可向Na₂O₂與水反應后的溶液中加入少量MnO₂粉末，若產生大量氣泡，用帶火星的木條檢驗，木條復燃，則證明溶液中有H₂O₂殘留，
故答案為：加入少量MnO₂粉末，產生大量氣泡，用帶火星的木條檢驗，木條復燃；
（3）假設②溶液中H₂O₂破壞酚酞的結構和假設③NaOH和H₂O₂共同作用結果，由題干所給資料①當NaOH溶液pH≥13時，可以使酚酞由紅色褪為無色，因此假設①為溶液中NaOH濃度較大，pH≥13，
古答案為：溶液中NaOH濃度較大，pH≥13；                                                                 
（4）實驗1：加入NaOH溶液至pH=12后，溶液先變紅，說明假設②溶液中H₂O₂破壞酚酞的結構錯誤，后褪色說明假設③NaOH和H₂O₂共同作用結果正確；
實驗2：向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液先變紅，后褪色，說明當NaOH溶液pH≥13時，可以使酚酞由紅色褪為無色，再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12，又出現(xiàn)紅色，且不褪色，說明PH值小于13時NaOH不能使溶液褪色；
實驗3：向Na₂O₂與水反應后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液pH大于13時，NaOH使變紅的溶液褪色，因此現(xiàn)象為溶液先變紅，后褪色；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12，pH在8～13時，NaOH和H₂O₂共同作用使溶液褪色，因此現(xiàn)象為加稀鹽酸后，又出現(xiàn)紅色，但隨后褪色；
故答案為：

實驗	操作	現(xiàn)象	結論
1	向少量H2O2中滴加2滴酚酞，放置一段時間，再加入NaOH溶液至pH=12	加入NaOH后，無色溶液先變紅，后褪色	①僅H2O2不能破壞酚酞結構，酚酞褪色是H2O2和NaOH共同作用結果 或假設②不正確，假設③正確
2	向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12	溶液先變紅，后褪色；加鹽酸后，又出現(xiàn)紅色，且不褪色	溶液pH大于13時，NaOH使變紅的溶液褪色；pH在8～13時，NaOH不能使溶液褪色
3	向Na2O2與水反應后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加適量稀鹽酸至溶液 pH=12 …	②溶液先變紅，后褪色；加稀鹽酸后，又出現(xiàn)紅色，但隨后褪色 …	溶液pH大于13時，NaOH使變紅的溶液褪色；pH在8～13時，NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色

（5）能導致溫度變化的原因是加入稀鹽酸，與氫氧化鈉發(fā)生中和反應而放熱，使溶液溫度升高，
故答案為：加入稀鹽酸，會因發(fā)生中和反應而放熱，使溶液溫度升高．

點評：本題考查了性質實驗方案的設計和探究，圍繞使酚酞褪色的原因展開實驗的設計、然后進行實驗驗證，具有非常高的思維容量，綜合性強，試題難度大，掌握物質的性質、領會題干所給信息是解題的關鍵．