Question

2．过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人类呼吸之用，它与二氧化碳反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和1.95克过氧化钠样品为原料，制取O₂，设计出如下实验装置：

（1）A中制取CO₂的装置，应从下列图①、②、③中选哪个图：②、③

B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色．为了检验E中收集到的气体，在取出集气瓶后，检验方法是用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气．
（2）若E中的石灰水出现出现轻微白色浑浊，请说明原因：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．（用离子反应方程式表示）
（3）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为260mL，当装置的气密性良好的情况下，实际收集到的氧气体积比理论计算值小（答大或小），相差20mL（取整数值，所用数据均在标准状况下测定），这是由于Na₂O₂ 没有反应完全或者D装置可能有氧气未被排出．
（4）你认为上述A---E的实验装置中，E部分是否安全、合理？否（答是或否），理由是E装置没有防倒吸装置，容易引起倒吸．

Answer 1

分析 （1）实验室用碳酸钙和稀盐酸反应制备二氧化碳，反应无需加热，采用固液不加热装置制备；实验中要依次进行除杂（除去挥发的HCl）、干燥收集等操作；
（2）E中的石灰水出现出现轻微白色浑浊，说明未反应的二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀；
（3）根据过氧化钠的质量可以生成氧气的体积，理论生成气体的体积-实际氧气的体积=差值，结合反应不完全或者收集不全分析；
（4）根据D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时，进入E中的二氧化碳增多，生成氧气减少，是否能产生倒吸现象判断是否合理、安全；

解答 解：（1）该反应的药品是固体和液体，且不需加热，所以所需装置为固液混合不加热型，所以排除①，故选②、③；
大理石和盐酸的反应是放热反应，盐酸具有挥发性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氢气体、水蒸气，氯化氢和碳酸氢钠能反应生成二氧化碳，所以B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，除去HCl气体；
二氧化碳和无水硫酸铜不反应，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变蓝色，所以C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色；
过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气，氧气能使带火星的木条复燃，检验时，可用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气，
故答案为：②、③；吸收A装置中产生的盐酸酸雾；白色固体变蓝色；用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若E中石灰水出现轻微白色浑浊，说明未反应的二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀，离子方程式为：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
故答案为：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）1.95g过氧化钠完全反应生成氧气的体积为v．
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；
2mol                                22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$=0.025mol            V
V=$\frac{0.025×22.4}{2}$L=0.28L=280mL＞260mL，所以实际收集到的氧气体积比理论计算值小，280mL-260mL=20mL；
原因是Na₂O₂ 没有反应完全或者D装置可能有氧气未被排出；
故答案为：小；30；Na₂O₂可能含有不与二氧化碳反应的其它杂质，D装置可能有氧气未被排出；
（4）E装置饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，当D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时，进入E中的二氧化碳增多，生成氧气减少，压强变小，所以E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸，不安全、不合理；
故答案为：否；E装置没有防倒吸装置，容易引起倒吸．

点评 本题以钠的化合物为载体综合考查学生的分析能力和实验能力，为高频考点，注意把握实验的原理和注意事项，结合物质的性质把握实验，难度中等．