解:(1)在特殊情況下,核潛艇里工作的人員利用淡黃色的過(guò)氧化鈉固體在常溫下即能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣,用這種方法制氧氣的優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)條件低、方便攜帶、產(chǎn)物無(wú)污染、產(chǎn)生氧氣同時(shí)還吸收了二氧化碳;
(2)①檢查裝置氣密性的方法:推動(dòng)A注射器的活塞,則B中活塞向右移動(dòng),且收集的氣體體積相同,則氣密性良好;
②向U形管內(nèi)盛裝過(guò)量的Na
2O
2藥品,注射器中為二氧化碳?xì)怏w,連接好裝置,根據(jù)特殊情況下,核潛艇里工作的人員生活情況分析藥品過(guò)量的原因:確保二氧化碳完全反應(yīng),得到純凈的氧氣;
③由溫度計(jì)顯示此反應(yīng)放出熱量,說(shuō)明此反應(yīng)為放熱反應(yīng),同時(shí)還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨默F(xiàn)象.
④因?yàn)橄嗤臈l件下,相同體積的氣體具有相等的分子數(shù),根據(jù)2Na
2O
2+2CO
2=2Na
2CO
3+O
2看出二氧化碳的氧氣的體積比是2:1,則待A注射器中二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)完全后,裝置恢復(fù)至常溫,B注射器中活塞應(yīng)停留在 50mL處.
(3)Na
2O
2露置在空氣中容易發(fā)生變質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Na
2O
2+2CO
2=2Na
2CO
3+O
2.用實(shí)驗(yàn)方法檢驗(yàn)其變質(zhì)的過(guò)程:取樣品少許于試管中,加入稀鹽酸,若產(chǎn)生氣體,通入石灰水,石灰石變渾濁,說(shuō)明已變質(zhì).
i盛放稀硫酸的實(shí)驗(yàn)儀器名稱為分液漏斗
ii若④⑤兩步的實(shí)驗(yàn)操作太快,生成的二氧化碳不會(huì)被堿石灰完全吸收,測(cè)出的碳酸鈉質(zhì)量比實(shí)際質(zhì)量少,則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的Na
2O
2的純度偏大.
iii鼓入空氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳鼓出,使反應(yīng)充分,為了吸收掉空氣中二氧化碳,裝置A中試劑X應(yīng)選用 NaOH溶液;
ivE裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D裝置,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果;
(4)i.仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa
2O
2與20mL水完全反應(yīng)的時(shí)間是240秒;
ii.根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出生成的氧氣的質(zhì)量是85g-81.8g=3.2g,再根據(jù)Na
2O
2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Na
2O
2+2H
2O=4NaOH+O
2↑.計(jì)算此樣品中Na
2O
2的純度為:78%.
故答案為:(1)反應(yīng)條件低、方便攜帶、產(chǎn)物無(wú)污染、產(chǎn)生氧氣同時(shí)還吸收了二氧化碳(寫(xiě)出一點(diǎn)即可)
(2)其中一只注射器中抽取一定體積空氣,連好裝置,緩緩?fù)苿?dòng),看另一只中能否收集到等體積的氣體,若能說(shuō)明氣密性良好.
將二氧化碳完全轉(zhuǎn)化為氧氣,減少實(shí)驗(yàn)誤差;放熱;淡黃色的粉末逐漸變?yōu)榘咨勰?50mL;
(3)取少量固體樣品滴加稀鹽酸,將氣體通入澄清石灰水若出現(xiàn)渾濁說(shuō)明已變質(zhì);
分液漏斗;偏大;將裝置中殘留的二氧化碳鼓出,使反應(yīng)充分;NaOH溶液;防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D裝置;
(4)240
過(guò)程:
由題意得 氧氣的質(zhì)量為 20g+45g+20g-81.80g=3.2g
設(shè):Na
2O
2的質(zhì)量為x
2Na
2O
2+2H
2O═4NaOH+O
2↑
156 32
x 3.2g
解得 x=15.6g
所以Na
2O
2的純度=
=78%
分析:(1)從反應(yīng)條件,反應(yīng)物和生成物等方面分析反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn);
(2)①根據(jù)裝置特點(diǎn)探究裝置氣密性的檢查方法;②向U形管內(nèi)盛裝過(guò)量的Na
2O
2藥品,注射器中為二氧化碳?xì)怏w,連接好裝置,根據(jù)特殊情況下,核潛艇里工作的人員生活情況探究藥品為什么需過(guò)量;③由溫度計(jì)顯示此反應(yīng)放出熱量,同時(shí)還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨?br/>(3)根據(jù)Na
2O
2露置在空氣中能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉發(fā)生變質(zhì),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證Na
2O
2是否變質(zhì);根據(jù)裝置的特點(diǎn)和反應(yīng)原理分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程;
(4)a.仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa
2O
2與20mL水反應(yīng)的時(shí)間;b.根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出生成的氧氣的質(zhì)量,再根據(jù)Na
2O
2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算此樣品中Na
2O
2的純度.
點(diǎn)評(píng):此題探究過(guò)氧化鈉固體在常溫下與二氧化碳反應(yīng)原理、現(xiàn)象、用途等知識(shí)點(diǎn),涉及知識(shí)面很廣,探究問(wèn)題較多,是鍛煉學(xué)生能力的一道不可多得的好題.