Question

金屬過氧化物可作宇宙飛船或潛水艇中的氧氣再生劑，如過氧化鈉（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的二氧化碳反應生成氧氣，化學方程式為：

 

．為了驗證該反應中氧氣的產生，某興趣小組的同學設計了如圖所示的實驗．

（1）檢查A裝置中所發(fā)生反應的化學方程式為

 

，即可證明裝置不漏氣．
（2）表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收的現(xiàn)象是

 

．
（3）用向上排空氣法收集氧氣，并用帶火星的木條放在集氣瓶口檢驗氧氣是否收集滿，這是利用了氧氣的哪些性質？

 

（4）向用脫脂棉包裹一定量的Na₂O₂固體，然后向其中通入CO₂，脫脂棉很快就燃燒此現(xiàn)象說明該反應過程中能量是如何變化的？

 

（5）常溫下水也能與Na₂O₂反應，生成氧氣和氫氧化鈉，寫出該反應的化學方程式為：

 

（6）若要檢驗干燥的二氧化碳能否與過氧化鈉反應生成氧氣，以上實驗裝置應如何改進？

 

（7）實驗室中的過氧化鈉如果保存不當，容易與空氣中的CO₂和水蒸汽發(fā)生反應變質．今稱取10g過氧化鈉樣品（雜質不參加反應）放人燒杯中，向其中加入10g水，二者完全反應后．稱量燒杯中剩余物質的總質量為18.4g（不包括燒杯的質量，且氣體的溶解忽略不計）．試計算過氧化鈉樣品中雜質的質量分數(shù)．

Answer 1

考點：實驗探究物質的性質或變化規(guī)律,固體藥品的取用,氣體的干燥（除水）,氧氣的化學性質,二氧化碳的實驗室制法,物質發(fā)生化學變化時的能量變化,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：根據(jù)信息結合質量守恒定律寫出反應的方程式；
（1）A裝置中所發(fā)生的反應為石灰石的主要成分和稀鹽酸的反應，在檢查裝置的氣密性時應該根據(jù)裝置內外產生的壓強差來進行，可以據(jù)此解答該題；
（2）二氧化碳可以使澄清石灰水變渾濁，可以據(jù)此解答該題；
（3）根據(jù)氧氣的性質來完成解答；
（4）根據(jù)燃燒的條件分析；
（5）根據(jù)題中提示信息寫出過氧化鈉和水的反應的化學方程式；
（6）根據(jù)題目要求得到干燥的氧氣分析操作；
（7）根據(jù)質量守恒定律知道氧氣的質量，結合化學方程式計算過氧化鈉的質量，再計算雜質的質量分數(shù)．

解答：解：過氧化鈉（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的二氧化碳反應生成氧氣，結合反應前后元素的種類不變，可知產物還有由Na、C、O元素組成的碳酸鈉，故反應的方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；
（1）A裝置中所發(fā)生的反應為石灰石的主要成分和稀鹽酸的反應，該反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；在檢查裝置的氣密性時要保證裝置內外產生的壓強差，方法為：將A裝置中導氣管上的膠皮管用彈簧夾夾住，往長頸漏斗中注入水至液面高出漏斗頸的下端管口，若能觀察到漏斗頸中形成一段穩(wěn)定的水柱（或液面不再下降），即可證明裝置不漏氣；
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；將A裝置中導氣管上的膠皮管用彈簧夾夾住，往長頸漏斗中注入水至液面高出漏斗頸的下端管口，若能觀察到漏斗頸中形成一段穩(wěn)定的水柱（或液面不再下降）；
（2）二氧化碳可以使澄清石灰水變渾濁，所以若觀察到C裝置處的澄清石灰水變渾濁，則可以說明二氧化碳沒被完全吸收；
故填：C裝置處的澄清石灰水變渾濁；
（3）氧氣的密度比空氣大，所以可以用向上排氣法收集，而氧氣能支持燃燒，所以可以用帶火星的木條放在集氣瓶口檢驗氧氣是否收集滿；
故填：能支持燃燒，氧氣的密度比空氣大；
（4）根據(jù)燃燒的條件，可知脫脂棉很快就燃燒，說明該反應放熱；
（5）過氧化鈉和水的反應生成了氫氧化鈉和氧氣，故該反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（6）根據(jù)題中要求可以知道若要檢驗干燥的二氧化碳能否和過氧化鈉反應，應該在在A、B裝置之間和B、C裝置之間增加氣體干燥裝置．
故填：在A、B裝置之間和B、C裝置之間增加氣體干燥裝置；
（7）解：生成氧氣的質量為=10g+10g-18.4g=1.6g
設生成1.6g氧氣需要過氧化鈉的質量為x
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
2×78                32
x                     1.6g

2×78

x

=

32

1.6g

     x=7.8g
因此過氧化鈉樣品中雜質的質量分數(shù)=

10g-7.8g

10g

×100%=22%
故過氧化鈉樣品中雜質的質量分數(shù)為22%．

點評：本考點屬于實驗探究題，考查了二氧化碳與過氧化鈉的有關性質和變化的規(guī)律，還考查了反應裝置的選擇、氣體的除雜和干燥，以及化學方程式的書寫，綜合性比較強．既有實驗過程的探究，又有結論的探究．本考點主要出現(xiàn)在實驗題中．