Question

【题目】在化学兴趣小组活动中，老师为大家变了一个“水生火”的魔术：在两片蓬松的脱脂棉中间包夹一些淡黄色固体粉末，做成“夹心饼干”。用胶头滴管向“夹心饼干”上滴水。数滴后“夹心饼干”燃烧起来。经老师介绍，该淡黄色固体为过氧化钠（Na2O2），能与水反应生成一种常见可溶性固体化合物X和一种常见气体Y。

（提出问题）化合物X和气体Y分别是什么？

（作出猜想）同学们认为X应为NaOH，但对Y的成分产生了分歧，猜想：①O2；②H2；③CO2；

经讨论，猜想_____（填序号）肯定不合理，理由是_____。

老师指导：同一化学反应中，若有元素化合价降低，必有元素化合价升高。Na2O2中O元素显—1价。

结合以上规律，你认为气体Y的化学式为_____。

（实验验证）

实验步骤	实验现象	实验结论
① _____，向分液漏斗中加水，打开 分液漏斗活塞	分液漏斗中有一段稳定的水柱	装置1气密性良好
②取少量Na2O2于三颈烧瓶中，打开止水夹，加入适量水	固体溶解，形成无色溶液，有气泡产生
③从a处滴管滴加CuSO4溶液	_____	X为NaOH

写出Na2O2与H2O反应的化学方程式_____；

（发现问题）Na2O2固体敞口放置一段时间后，有细心的同学发现其中含有少量白色粉末。

（查阅资料）Na2O2在空气中可以和CO2反应而变质，生成Na2CO3和O2。

（定量探究）测定该Na2O2样品中Na2CO3的质量分数。

①取5.0g该样品于装置1中，加水配成溶液，冷却至室温；

②将装置2与装置1连接；将b处分液漏斗替换为装置3（内盛稀硫酸）；

③上下调节装置2的水准管至左右两管液面相平,记录左管中液面读数为20.0mL；

④用装置3向溶液中滴加稀硫酸至_____（填实验现象）；

⑤再次上下调节装置2的水准管至左右两管液面相平；

⑥记录左管中液面读数为80.0mL；

已知CO2在该实验环境下的密度约为1.8×10-3g/mL，根据实验数据计算：

（1）生成CO2的质量为_____g（计算结果精确到0.01）；

（2）该Na2O2样品中Na2CO3的质量分数（写出计算过程）_____；

（实验分析）用装置3替换分液漏斗的优点是_____；

（魔术揭秘）“水生火”的原理：

①脱脂棉具有可燃性；②脱脂棉与O2接触；③从能量变化的角度Na2O2与H2O的反应是_____反应。

Answer 1

【答案】③ 反应物中不含碳元素 O2 关闭止水夹 产生蓝色沉淀 不再产生气泡 0.11 5.3% 使装置内的压强与分液漏斗内的压强相等 放热

【解析】

[作出猜想]：根据质量守恒定律和元素的化合价分析；

[实验验证]：根据装置气密性的检查方法和物质反应的现象分析；

[定量探究]：根据化学反应现象和化学方程式的计算分析；

[实验分析]：根据实验装置的优点分析；

[魔术揭秘]：根据可燃物燃烧的条件分析。

[作出猜想]根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变，而反应物过氧化钠（Na2O2）粉末和水中无碳元素，故反应物中不可能含有CO2；同一化学反应中，若有元素化合价降低，必有元素化合价升高。Na2O2中O元素显-1价，H2O中O元素显-2价，H元素显+1价，生成物NaOH中O元素显-2价，H元素显+1价，故O元素化合价降低，假设生产H2，H元素化合价也降低，结合以上规律，故气体Y的化学式为O2。故填：③；反应物无碳元素；O2。

[实验验证]：装置气密性的检查方法：关闭止水夹，向分液漏斗中加水，打开分液漏斗活塞，分液漏斗中有一段稳定的水柱，说明装置1气密性良好；CuSO4溶液NaOH溶液反应，生成蓝色的Cu(OH)2沉淀，Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，化学方程式为。故填：关闭止水夹；产生蓝色沉淀，。

[定量探究]：测定该Na2O2样品中Na2CO3的质量分数滴加稀硫酸， Na2CO3与稀硫酸反应有气泡产生，当不再产生气泡时，说明Na2CO3反应已消耗完。故填：不再产生气泡；

生成二氧化碳的质量为：1.8×10-3g/mL ×（80 mL－20 mL）=0.11g，故填：0.11g；

解：设碳酸钠质量为x。

x=0.265g

部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数为：

答：碳酸钠的质量分数为5.3%.

[实验分析]：装置3用乳胶管连接分液漏斗口与装置内，优点是使装置内的压强与分液漏斗内的压强相等，使分液漏斗内的液体容易滴下；故填：使装置内的压强与分液漏斗内的压强相等；

[魔术揭秘]：脱脂棉能够燃烧，温度需达到脱脂棉的着火点，该反应为放热反应，从而使温度达到脱脂棉的着火点。故填：放热。