Question

某校研究性学习小组的同学进行了以下化学实验：将金属钙置于空气中燃烧，然后向所得固体产物中加入一定量蒸馏水，此过程中反应放出大量的热，并且放出有臭味的气体。
（1）甲同学提出：运用类比学习的思想，Ca与Mg是同一主族元素，化学性质具有一定的相似性。
请写出Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式：                                  。
（2）乙同学提出：Ca的性质比Na活泼，在空气中燃烧还应有CaO₂生成，请写出燃烧后固体产物与水反应放出气体的化学方程式：                                       。
丙同学提出用实验的方法探究放出臭味气体的成份：
【查阅资料】1：CaO₂遇水反应生成H₂O₂，H₂O₂可能会分解产生一定量的O₃
2：碘量法是最常用的臭氧测定方法：其原理为强氧化剂臭氧（O₃）与碘化钾（KI）水溶液反应生成游离碘（I₂）。臭氧还原为氧气。反应式为：O₃+2KI+H₂O＝O₂+I₂+2KOH 【提出假设】假设1：该臭味气体只有NH₃；
假设2：该臭味气体只有            ；
假设3：该臭味气体含有            。
【设计方案进行实验探究】
（3）基于假设l，该小同学组设计如下实验方案，并进行实验。请在答题卡上按下表格式完成相关的实验操作步骤、预期现象及结论（仪器自选）。
【限选实验试剂】：红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉一KI溶液、蒸馏水。设计实验方案证明你的假设，并按下表格式写出实验操作步骤、预期现象和结论。

实验操作	预期现象和结论
取少量反应后固体于试管中，                                                                                                                               。

 

Answer 1

（1）Ca+O₂＝CaO₂（1分）3Ca+N₂＝Ca₃ N₂（1分）2Ca+CO₂＝2CaO+C （1分）；
（2）2CaO₂+2H₂O＝2Ca(OH)₂ +O₂↑（2分）Ca₃N₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2NH₃↑（2分）；
（3）假设2：该臭味气体只有O ₃（1分）；
假设3：该臭味气体含有O ₃和NH₃（1分）；

实    验    操    作	预 期 现 象 与 结 论
取少量反应后固体于试管中，向试管中加入少量水，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口； 另取少量反应后固体于试管中，向试管中加入少量水，将产生气体通入淀粉—KI溶液中； （2分）	若红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉—KI溶液不变色 则假设1成立； 若 红色石蕊试纸不显蓝色，且淀粉—KI溶液变蓝色， 则假设2成立； 若红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉—KI溶液变蓝色，则假设3成立；（3分）

 

试题分析：（1）Mg在空气中燃烧，可与O₂、N₂、CO₂反应，所以Ca也能与O₂、N₂、CO₂反应，进而写出化学方程式。
（2）CaO₂类比Na₂O₂，写出CaO₂与H₂O的化学方程式：2CaO₂+2H₂O＝2Ca(OH)₂ +O₂↑；Ca₃N₂与H₂O发生水解反应，生成Ca(OH)₂与NH₃：Ca₃N₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2NH₃↑。
（3）根据题目所给信息：CaO₂遇水反应生成H₂O₂，H₂O₂可能会分解产生一定量的O₃，可推出假设2为：该臭味气体只有O ₃，假设3为：该臭味气体含有O ₃和NH₃；根据NH₃溶于水显碱性，可用湿润的红色湿润试纸检验是否含NH₃，利用O₃具有强氧化性，可用淀粉-KI溶液检验是否含O₃。