Question

（10分）某实验小组对“载人宇宙飞船或潜水艇中一般都要安装盛放过氧化钠（Na₂O₂）颗粒的装置”感到非常好奇，设计实验进行探究。

【提出问题】过氧化钠是否为一种制氧剂？与人呼出的哪种气体发生反应？

【查阅资料】① 人呼出的气体中主要成分是N₂、O₂、CO₂和水蒸气等。

② 二氧化碳能与氢氧化钠发生反应，生成可溶性的碳酸钠和水。该反应的化学方程式是___。

【提出猜想】过氧化钠与人呼出的N₂或CO₂或水蒸气反应并生成氧气。

【进行实验】

实验Ⅰ：验证过氧化钠与氮气反应并生成氧气。

（1）实验操作如右图所示。

（2）实验现象及结论：观察到________现象，判断过氧化钠与氮气没有发生反应。

实验Ⅱ：验证过氧化钠与水蒸气反应并生成氧气。

（1）同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置。其中A装置的作用是______，试管中发生的变化是______ 变化（填“物理”或“化学” ）。

A　　　　　　　 B　　　　　 C

（2）实验现象及结论：带火星的木条复燃；过氧化钠与水蒸气发生反应并生成氧气。

实验Ⅲ：验证过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气。

（1）同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置。

（2）实验记录

实验操作	主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性。 向装置中加入药品。		装置的气密性良好。
②	打开分液漏斗的活塞，向A装置中缓慢加入稀盐酸。	______________	A装置中发生反应的化学方程式为__________； C装置作用是________。
③	一段时间后用带火星的木条在D内进行检验。	带火星的木条复燃。	过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气。

【实验反思】

（1）根据实验Ⅱ，过氧化钠与水蒸气反应后，还产生了另一种物质，该物质是_____（填“单质”或“化合物”）。

（2）若实验Ⅲ中过氧化钠和二氧化碳反应时生成碳酸钠和氧气，该反应的化学方程式是___。某同学对实验Ⅲ的设计提出疑问：该实验不能证明二氧化碳与过氧化钠确实发生了反应，你认为他的理由是______。

 

Answer 1

【答案】

【查阅资料】CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

【进行实验】实验I　 （2）燃着的木条火焰熄灭

实验II：（1）A装置的作用是不断产生水蒸气，使其与过氧化钠发生反应。 物理实验Ⅲ（2）实验记录②

现象：A中固体逐渐减少，产生大量无色气泡；C中导管口有无色气泡。

A装置中的化学方程式：CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

C装置作用是吸收未完全反应的CO₂

【实验反思】（1）化合物

（2）2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

CO₂中混有的水蒸气会与过氧化钠反应产生O₂，无法确认是否是CO₂与Na₂O₂反应产生的O₂。

【解析】

试题分析：【查阅资料】二氧化碳与氢氧化钠发生反应生成碳酸钠和水，化学方程式为CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O；

【进行实验】实验I：　氧气具有助燃性，因为结论是没有发生反应，即没有氧气生成，所以燃着的木条火焰会熄灭；实验II：由实验意图可知A装置的作用是产生水蒸气，验证过氧化钠是否与水蒸气发生反应，水由液态变为气态，没有新物质生成，属于物理变化。

实验Ⅲ：C装置内是氢氧化钠溶液，可以吸收未完全反应的二氧化碳气体；

【实验反思】根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变，可知过氧化钠与水蒸气反应后，除生成氧气外，产生了的另一种物质一定含有钠元素和氢元素，可能含有氧元素，所以属于化合物；由所给信息可知化学方程式为2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

由于前面实验已经证明了水蒸气能与过氧化钠发生反应，所以无法确认是否是CO₂与Na₂O₂反应产生的O₂。

考点：实验探究。

点评：本题综合性较强，有一定难度，认真读题，分析实验意图，挖掘题中信息，是正确解题的关键。