Question

25、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．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中“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

CO₂密度比空氣大

、

CO₂不能燃燒也不支持燃燒

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：

與氧氣接觸

、b：

溫度達(dá)到著火點(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]：1在常溫下Na₂O₂和CO₂能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
2無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)過討論后，小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖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，B裝置可除去二氧化碳?xì)怏w中混有的水蒸氣．
[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飽和的澄清石灰水變渾濁．
[實(shí)驗(yàn)分析]：①檢查整套裝置的氣密性的方法：

實(shí)驗(yàn)前在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型管左右形成液面差，且液面差保持不變則說明氣密性良好．

②D裝置的燒杯內(nèi)澄清石灰水變渾濁的原因是

Na₂O₂和CO₂反應(yīng)放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體

．
[得出結(jié)論]：①“小木條復(fù)燃”說明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“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)將

化學(xué)能

轉(zhuǎn)化為熱能，使圖1中的棉花滿足了燃燒的另一個(gè)條件．
[拓展提高]：①Na₂O₂和CO₂反應(yīng)除生成一種氣體外，還生成了一種固體，小明認(rèn)為生成的固體是NaOH，小紅認(rèn)為是Na₂CO₃，同學(xué)們經(jīng)過思考后認(rèn)為

小明

同學(xué)的猜想是錯(cuò)誤的，理由是：

反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中沒有氫元素所以不能生成NaOH

．
②Na₂O₂和CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂

．

Answer 1

分析：本題考查學(xué)生對(duì)二氧化碳性質(zhì)和燃燒的條件的認(rèn)識(shí)，主要利用的信息有：
（1）二氧化碳滅火的原因：①二氧化碳的密度比空氣大；②二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒．
（2）可燃物燃燒的條件是：①與氧氣接觸；②達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)．
（3）大多數(shù)的固體物質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而增大，而氫氧化鈣的溶解度卻隨著溫度升高而減小．
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變．
（5）當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物能量高，生成物能量低，放熱反應(yīng)，化學(xué)能→熱能；生成物能量高，反應(yīng)物能量低，吸熱反應(yīng)，熱能→化學(xué)能．

解答：解：（1）從現(xiàn)象上看出，二氧化碳的可以從一個(gè)容器倒入另一容器，向液體一樣從燒杯的底部慢慢上升，使底部蠟燭先隔絕氧氣，后上面的蠟燭再隔絕氧氣，說明二氧化碳的密度比空氣的密度大；二氧化碳接觸火焰，沒有燃燒起來，說明不能燃燒；蠟燭熄滅了，說明不能支持燃燒．故答案為：CO₂密度比空氣大、CO₂不能燃燒也不支持燃燒．
（2）物質(zhì)燃燒需要三個(gè)條件：①物質(zhì)是可燃物②與氧氣接觸③溫度達(dá)到著火點(diǎn)．棉花是可燃物，故答案為a：與氧氣接觸、b：溫度達(dá)到著火點(diǎn)
[實(shí)驗(yàn)分析]：①因?yàn)檫@是一個(gè)密閉連接裝置，向下推針筒活塞時(shí)，容器內(nèi)氣體體積會(huì)變小，容器內(nèi)壓強(qiáng)就會(huì)增大，當(dāng)增大到大于或等于外界氣壓時(shí)，U型管左右形成液面差，液面差保持不變，說明氣密性良好．當(dāng)U型管左右液面仍保持相平，說明裝置漏氣．
②從圖1我們知道，Na₂O₂和CO₂能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣，并放出了熱量，棉花因有熱量使溫度達(dá)到著火點(diǎn)，就燃燒了起來．在圖2中，Na₂O₂和CO₂發(fā)生反應(yīng)，放出熱量使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體，澄清石灰水變渾濁，故答案為：Na₂O₂和CO₂反應(yīng)放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體．
[得出結(jié)論]：①當(dāng)Na₂O₂和CO₂化學(xué)反應(yīng)時(shí)，放出熱量，說明反應(yīng)物能量高，生成物能量低，放熱反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故答案為：化學(xué)能．
[拓展提高]：①化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，Na₂O₂和CO₂反應(yīng)前是Na、O、和C，沒有氫元素，所以生成固體不是NaOH，是Na₂CO₃，小紅是正確的，故答案為：小明，理由是：反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中沒有氫元素，所以不能生成NaOH．
②由圖1棉花燃燒了起來推出Na₂O₂和CO₂反應(yīng)生成O₂，由小紅的結(jié)論推出Na₂O₂和CO₂反應(yīng)生成Na₂CO₃，故答案為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂

點(diǎn)評(píng)：這類題目考查內(nèi)容相對(duì)綜合，涉及到的知識(shí)點(diǎn)有二氧化碳的性質(zhì)、燃燒的條件、固體物質(zhì)溶解度影響因素和質(zhì)量守恒定律等．主要是運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)去解決新的信息問題，這就要求學(xué)生學(xué)以致用，綜合考慮．