Question

過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體。在一次科技活動中，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)裝置中，當(dāng)傾倒二氧化碳時，發(fā)現(xiàn)了                             現(xiàn)象；同時也驚奇地發(fā)現(xiàn)棉花團(tuán)燃燒了起來。

【提出問題】棉花團(tuán)為什么會燃燒起來呢？

【查閱資料】

（1）在常溫下Na₂O₂能和CO₂反應(yīng)生成一種氣體和堿性物質(zhì)。

（2）在常溫下Na₂O₂能和水發(fā)生反應(yīng)： 2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑

（3）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)（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用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內(nèi)；

④一段時間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現(xiàn)象。

注：整個實(shí)驗(yàn)中不考慮稀鹽酸的揮發(fā)和空氣對實(shí)驗(yàn)的影響。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】

①無水硫酸銅                  ；②帶火星的小木條復(fù)燃；③                    。

【實(shí)驗(yàn)分析】

（1）“小木條復(fù)燃”說明Na₂O₂和CO₂反應(yīng)生成了          ；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象③說明該反應(yīng)放出了熱量；同時棉花團(tuán)是可燃物，棉花團(tuán)因?yàn)橥瑫r滿足燃燒所需的三個條件，所以燃燒起來了。

（2）請你寫出Na₂O₂和CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式                                               

【拓展提高】

同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一瓶放置了較長時間的過氧化鈉粉末，已知發(fā)生了部分變質(zhì)，同學(xué)們?nèi)?.00g變質(zhì)粉末決定探究其中的成分及其質(zhì)量。

【提出問題】變質(zhì)的過氧化鈉粉末中有哪些成分，它們的質(zhì)量是多少？

【猜想與假設(shè)】（1）粉末成分是Na₂O₂和NaOH的混合物

（2）粉末成分是________________________的混合物

（3）粉末成分是Na₂O₂、NaOH 和Na₂CO₃的混合物……

【設(shè)計(jì)實(shí)施方案】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①取15 g變質(zhì)粉末于一支大試管內(nèi)，加入適量的水，共收集到1.6g氣體,然后用帶火星木條檢驗(yàn)生成的氣體。	固體完全溶解，有氣泡產(chǎn)生，帶火星的小木條復(fù)燃
②繼續(xù)向上述試管中加入足量的石灰水，充分反應(yīng)。	有白色沉淀生成
③將②中物質(zhì)過濾，得到濾渣，將其洗滌、干燥并稱量，得固體5g。

 

【解釋與結(jié)論】同學(xué)們經(jīng)過認(rèn)真計(jì)算分析，確定了粉末中含有的成分及質(zhì)量

計(jì)算過程：

【反思與評價】

（1）實(shí)驗(yàn)室在保存過氧化鈉時應(yīng)注意密封保存。

（2）有同學(xué)提出把第②步實(shí)驗(yàn)中足量的石灰水改為足量氯化鈣溶液，至沉淀不再生成時過濾，向?yàn)V液中滴加無色酚酞試液，若液體變紅，則證明原粉末中有NaOH。你認(rèn)為該方案是否合理并說明理由                                               

 

Answer 1

【答案】

蠟燭自下而上依次熄滅（答案合理即可）

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①不變藍(lán)色；  ③澄清石灰水變渾濁。

【實(shí)驗(yàn)分析】（1）O₂  （2）2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂  

【猜想與假設(shè)】Na₂O₂、Na₂CO₃（多寫或漏寫均扣1分）

【解釋與結(jié)論】m(Na₂O₂)=7.8g（1分）  m(Na₂CO₃)=5.3g（1分）  m(NaOH)=1.9g（1分）

【反思與評價】不合理，因?yàn)檫^氧化鈉與水反應(yīng)也能生成氫氧化鈉，也能使無色酚酞試液變紅，所以，不能證明原粉末中有NaOH。

【解析】

試題分析：由于二氧化碳不可燃也不支持燃燒，且二氧化碳的密度比空氣大，故可見燒杯內(nèi)的蠟燭，會自下而上依次熄滅。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①由于濃硫酸具有吸水性，故經(jīng)過裝置B的氣體中一定不含水，所以無水硫酸銅不會變藍(lán)色；

③根據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)分析——“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象③說明該反應(yīng)放出了熱量”判斷， 由于反應(yīng)放出熱量，故溶液溫度會升高，而氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而減小，故飽和的石灰水中會有溶質(zhì)的析出，即澄清石灰水變渾濁。

【實(shí)驗(yàn)分析】（1）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象②帶火星的小木條復(fù)燃可知，Na₂O₂和CO₂反應(yīng)生成了O₂； 

（2）根據(jù)題意，在常溫下Na₂O₂能和CO₂反應(yīng)生成一種氣體（O₂）和堿性物質(zhì)，再結(jié)合質(zhì)量守恒定律中的元素守恒可知，該堿性物質(zhì)中一定含有鈉、碳元素，可能含有氧元素，故該堿性物質(zhì)為碳酸鈉，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂； 

【猜想與假設(shè)】（2）根據(jù)上面的分析可知，Na₂O₂能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成Na₂CO₃和氧氣，所以部分變質(zhì)的過氧化鈉粉末中可能含有Na₂O₂、Na₂CO₃；

【解釋與結(jié)論】根據(jù)用帶火星木條檢驗(yàn)生成的氣體，結(jié)果帶火星的小木條復(fù)燃，說明加水后反應(yīng)生成了氧氣，且氧氣質(zhì)量為1.6g，則根據(jù)生成氧氣的質(zhì)量，可計(jì)算出未變質(zhì)的過氧化鈉的質(zhì)量；再根據(jù)加入足量的石灰水，充分反應(yīng)后有白色沉淀生成，可知變質(zhì)的粉末中含有碳酸鈉，且根據(jù)生成碳酸鈣沉淀的質(zhì)量（5g），可計(jì)算出變質(zhì)生成的碳酸鈉的質(zhì)量；最后，用總質(zhì)量減去過氧化鈉質(zhì)量，再減去碳酸鈉的質(zhì)量就是氫氧化鈉的質(zhì)量。

解，設(shè)要生成1.6g氧氣，需參加反應(yīng)的過氧化鈉的質(zhì)量為X，

2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑

156              32

X                1.6g

156：32=X：1.6g

解得，X=7.8g

設(shè)要生成5g碳酸鈣沉淀，需要碳酸鈉的質(zhì)量為Y，

Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2NaOH

106           100

Y             5g

106:100="Y:5g"

解得Y=5.3g

所以,混合物中含有氫氧化鈉的質(zhì)量=15g-7.8g-5.3g=1.9g。

【反思與評價】不合理，因?yàn)橄驗(yàn)V液中滴加無色酚酞試液，若液體變紅，不能證明原粉末中就有NaOH，因?yàn)檫^氧化鈉也能與水反應(yīng)，生成氫氧化鈉，所以不能說明原來是否存在氫氧化鈉。

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量，常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法，影響固體物質(zhì)溶解度的因素，質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用，書寫化學(xué)方程式，根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算

點(diǎn)評：對于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來驗(yàn)證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。