Question

1．过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体．在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来．

（一）．探究棉花燃烧的原因
（1）实验中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有密度比空气大、不能燃烧、不支持燃烧的性质．
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学联想起物质燃烧的相关知识，推理出棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：与氧气接触、b：温度达到棉花的着火点两个条件．
【提出问题】在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
【查阅资料】在常温下Na₂O₂和CO₂能发生化学反应．
【设计实验】经过讨论后，小组同学设计了如图2的实验进行探究．
【实验步骤】
①检查整套装置的气密性；
②把相关的试剂放入对应的仪器内，并按图2组装整套实验仪器；
③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；
④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象．
【实验现象】①无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；③饱和的澄清石灰水出现白色不溶物．
【实验分析】①A装置中发生的化学反应方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②D装置的烧杯内出现白色不溶物的原因是过氧化钠和二氧化碳反应放热，导致氢氧化钙溶解度减小．
③为了保证进入D装置的气体中不含水蒸气，小组设计的实验装置中B装置的作用是吸收水蒸气；C装置的作用是检验二氧化碳中是否含有水蒸气．
【得出结论】①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生了氧气，使图1中的棉花满足了燃烧条件a；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应要放出（填“吸收”或“放出”）热量，使图1中的棉花满足了燃烧条件b．
请帮着完成过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【拓展延伸】兴趣小组的同学用脱脂棉包住少量过氧化钠（Na₂O₂），放在石棉网上．在脱脂棉上滴加几滴水，发现脱脂棉也燃烧起来．说明过氧化钠（Na₂O₂）还能与水反应．过氧化钠（Na₂O₂）与水反应生成了什么？他们向盛有过氧化钠粉末的试管中加入水，发现有气泡，将带火星木条伸入试管中，木条复燃，充分反应后，取试管中的少量溶液放入另一小试管中加入几滴无色酚酞试液，液体变成红色，说明溶液中有NaOH生成．
过氧化钠与水反应方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
过氧化钠久置于空气中会变质产生氢氧化钠和碳酸钠两种杂质．
（二）．测定久置于空气中的过氧化钠样品中过氧化钠纯度
【实验过程】称量156g样品放在铜网中，按图3示装置组装后（药水瓶底部留有小孔），称量仪器及药品总质量，将铜网插入足量水中，反应完全后称量仪器及反应后物质总质量．测得实验数据如下表．

	样品质量	装置及药品总质量	装置及反应后物质总质量
实验数据	156	394g	378g

【问题讨论】
（1）药水瓶中碱石灰的作用为吸收水蒸气．
（2）本实验测得过氧化钠含量可能会偏小的原因是反应生成的氧气不能全部排出．
（3）根据实验数据计算：①生成氧气16g．
②样品中过氧化钠的质量分数是50%．
（三）测定久置过氧化钠样品中碳酸钠含量
【测定方案】

①如图4所示，连接好装置，检查装置气密性；
②精确称量一袋样品质量置于烧杯中并加入适量水混合，再全部倒入烧瓶中，并在分液漏斗中加入足量稀盐酸；
③将液面调节到量气管的“0”刻度，并使两边液面相平，打开止水夹和分液漏斗活塞；
④反应结束后，再次调节量气管两边液面相平，读出气体体积；
⑤计算样品中碳酸钠含量（CO₂的密度为1.97g/L）．
【问题讨论】
（1）图4中油层的作用为防止二氧化碳溶于水，用橡皮管将分液漏斗和烧瓶连接起来，其作用是使烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等．
中和反应放热，滴加稀盐酸后，发生装置中的中和反应的化学方程式为NaOH+HCl═NaCl+H₂O，这个反应的发生可能使测定结果偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（2）若测得量气管读数为896ml，则实验中选用的量气管规格合适的是B（填字母序号）          
A、100ml     B、1L      C、2L
（3）步骤2中将样品和水混合的目的是使过氧化钠和水反应．

Answer 1

分析 （一）二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧；
可燃物燃烧的条件是：与氧气接触，温度达到可燃物的着火点，二者必须同时具备，缺一不可；
碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；
氢氧化钙的溶解度随着温度升高而减小；
浓硫酸能够吸收水蒸气；
白色无水硫酸铜能和水反应生成蓝色五水硫酸铜；
氧气能使带火星的木条复燃；
氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
（二）反应前后的质量差即为反应生成氧气的质量，根据氧气质量和反应的化学方程式可以计算过氧化钠的质量，进一步可以计算过氧化钠的质量分数；
（三）二氧化碳能够溶于水；
氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水；
步骤2中将样品和水混合的目的是为了避免过氧化钠和水反应生成的氧气干扰二氧化碳的测定．

解答 解：（一）（1）实验中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有密度比空气大、不能燃烧、不支持燃烧的性质．
故填：密度比空气大；不能燃烧、不支持燃烧．
（2）棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：与氧气接触、b：温度达到棉花的着火点两个条件．
故填：与氧气接触；温度达到棉花的着火点．
【实验分析】①A装置中碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，发生的化学反应方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②D装置的烧杯内出现白色不溶物的原因是过氧化钠和二氧化碳反应放热，导致氢氧化钙溶解度减小．
故填：过氧化钠和二氧化碳反应放热，导致氢氧化钙溶解度减小．
③为了保证进入D装置的气体中不含水蒸气，小组设计的实验装置中B装置的作用是吸收水蒸气；C装置的作用是检验二氧化碳中是否含有水蒸气．
故填：吸收水蒸气；检验二氧化碳中是否含有水蒸气．
【得出结论】①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生了氧气，使图1中的棉花满足了燃烧条件a；②“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na₂O₂和CO₂反应放出热量，使图1中的棉花满足了燃烧条件b．
过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
故填：氧气；放出；2；2；2；O₂．
【拓展延伸】取试管中的少量溶液放入另一小试管中加入几滴无色酚酞试液，液体变成红色，说明溶液中有NaOH生成．
故填：红．
（二）
【问题讨论】
（1）药水瓶中碱石灰的作用为吸收水蒸气．
故填：吸收水蒸气．
（2）本实验测得过氧化钠含量可能会偏小的原因是反应生成的氧气不能全部排出．
故填：反应生成的氧气不能全部排出．
（3）根据实验数据计算：①生成氧气质量为：394g-378g=16g．
故填：16．
②设样品中过氧化钠的质量为x，
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
156                              32
x                                16g
$\frac{156}{x}$=$\frac{32}{16g}$，
x=78g，
样品中过氧化钠的质量分数为：$\frac{78g}{156g}$×100%=50%，
故填：50%．
（三）
【问题讨论】
（1）图4中油层的作用为防止二氧化碳溶于水，用橡皮管将分液漏斗和烧瓶连接起来，其作用是使烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等；
中和反应放热，滴加稀盐酸后，发生装置中的中和反应是氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，反应的化学方程式为：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
这个反应的发生会导致气体压强增大，从而导致测定的二氧化碳体积偏大，会进一步导致测定结果偏大．
故填：防止二氧化碳溶于水；使烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等；NaOH+HCl═NaCl+H₂O；偏大．
（2）若测得量气管读数为896ml，则实验中选用的量气管规格合适的是1L，这是因为1L比896ml，又最接近896ml．
故填：B．
（3）步骤2中将样品和水混合的目的是使过氧化钠和水反应，从而避免过氧化钠和水反应生成的氧气干扰二氧化碳的测定．．
故填：使过氧化钠和水反应．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．