Question

“嫦娥一号”飞船的成功发射是我国航天事业的又一里程碑．金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na₂O₂）在常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；（过氧化钠还能与盐酸、水等物质发生反应产生氧气）为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验．

（1）实验室确定气体发生装置时应考虑的因素是

 

；制取CO₂的装置，应从下列图1、图2、图3中选择

 

．

（2）检查图2装置的气密性的方法是：将装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水至液面高出漏斗颈的下端管口，若能观察到

 

现象，即可证明装置不漏气．
（3）设计A、B装置的目的是净化导入的纯净且干燥的CO₂．其中，①A装置的具体功能是

 

所发生的化学方程式是

 

；②B装置的具体功能是

 

，其瓶内液体应是

 

；
（4）为了确定CO₂跟Na₂O₂反应产生的气体是氧气，最后还要采用的验证实验操作是

 

．
（5）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是

 

．
（6）常温下水也能与Na₂O₂反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式．

 

．
（7）某潜水艇上有4人，如果每人每小时消耗的氧气在某温度和压强条件下体积为50L，则该潜水艇中每天需要过氧化钠多少千克？（已知：在上述温度和压强条件下氧气的密度为1.5g/L）

 

．

Answer 1

分析：（1）发生装置就是制取装置，关键看反应物的状态，是否需要加热，制取二氧化碳不需要加热所以图1不对，图3中长颈漏斗末端在液面以上，气体容易逸出，也不对；
（2）只要是不漏气，在一个封闭体系中，长颈漏斗内液面不会发生变化；
（3）设计A、B装置的目的是净化导入的纯净且干燥的CO₂，即除去二氧化碳中的杂质，因为制取二氧化碳需要盐酸，所以二氧化碳中会混有水蒸气和氯化氢气体，A装置是除氯化氢气体的，B装置是除水蒸气的；
（4）验证氧气的方法是使用带火星的木条；
（5）验证二氧化碳的存在就是利用澄清石灰水；
（6）写方程式时先分清反应物和生成物，再配平；
（7）先算出每天消耗氧气的质量，再根据方程式算出过氧化钠的质量．

解答：解：（1）发生装置的选择，要考虑反应物的状态和反应条件，固体与固体制气体需要加热，固体与液体制气体不需要加热；
实验室制取二氧化碳不需要加热，并且长颈漏斗末端必须在液面以下，否则气体会逸出；
（2）如果装置漏气的话，由于连通器的原理，长颈漏斗内外液面会相平，不漏气，长颈漏斗内液面不再下降；
（3）因为实验室制二氧化碳用的是盐酸，所以制取的二氧化碳中会混有水蒸气和氯化氢气体，图A是除去氯化氢气体的装置，
图B是除去水蒸气的，如果顺序颠倒，水蒸气就白除了，又会混上水蒸气；
（4）验证氧气的方法是使用带火星的木条，能够使带火星的木条复燃，说明是氧气；
（5）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收，也就是说还存在二氧化碳，将气体通过澄清石灰水，变浑浊说明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收；
（6）这一方程式配平方法是用奇偶法，别忘了标气体上升符号；
（7）每天需要消耗氧气的质量是：4×24×50L×1.5g/L=7200g，设需要消耗过氧化钠的质量为X
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                32
X                  7200g

156

32

=

X

7200g

，解得X=35100g，即35.1kg
故答案为：（1）反应物的状态和反应条件
（2）漏斗颈中形成一段稳定的水柱（或液面不再下降）等
（3）①吸收二氧化碳中混有的氯化氢气体，NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；②干燥二氧化碳，浓硫酸；
（4）将带火星的木条放在集气瓶上方的导管口附近；
（5）C装置处的澄清石灰水变浑浊；
（6）2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（7）35.1kg．

点评：发生装置的选择，要考虑反应物的状态和反应条件，固体与固体制气体需要加热，固体与液体制气体不需要加热；验证氧气用带火星的木条，验证二氧化碳用澄清石灰水．