Question

7．過(guò)氧化鈉是一種淡黃色固體，它能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，在潛水艇中用作制氧劑，供人類(lèi)呼吸之用．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═O₂+2X．則可推出X的化學(xué)式為Na₂CO₃，依據(jù)是質(zhì)量守恒定律．
某學(xué)生為了驗(yàn)證這一實(shí)驗(yàn)，以大理石、足量的鹽酸和過(guò)氧化鈉（Na₂O₂）為原料制取O₂，設(shè)計(jì)出如圖1實(shí)驗(yàn)裝置：
（1）寫(xiě)出圖中有標(biāo)號(hào)的儀器名稱(chēng)：a酒精燈，b錐形瓶．
（2）A應(yīng)是制取CO₂的裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，應(yīng)選擇圖1的（1）、（2）、（3）中裝置中的（2）（填序號(hào)）．B裝置的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧，C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是白色固體變藍(lán)色．實(shí)驗(yàn)完畢，取出集氣瓶后，用帶火星的木條檢驗(yàn)E中收集到的氣體．
（3）若E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，請(qǐng)進(jìn)一步說(shuō)明原因：未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致．
（4）你認(rèn)為上述A-E的實(shí)驗(yàn)裝置中，E裝置是否安全、合理？不安全，不合理；E是否需要改進(jìn)，若需要改進(jìn)，應(yīng)改為圖3中的乙．（填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）．
（5）若D中裝有1.56g過(guò)氧化鈉樣品．反應(yīng)完畢時(shí)，E中集氣瓶?jī)?nèi)收集到氣體為200mL，又知氧氣的密度為1.43g/L，當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下，試通過(guò)實(shí)際收集到的氧氣體積比理論值�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�，原因可能是過(guò)氧化鈉可能含有雜質(zhì)．請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程．
設(shè)1.56g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)能生成氧氣的體積為v，
2Na₂O_3----O₂
2mol22.4L
$\frac{1.56g}{78g/mol}$v
v=0.24L=240mL＞200m

Answer 1

分析 據(jù)質(zhì)量守恒定律分析；抓住實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的藥品是石灰石（或大理石）和稀鹽酸，固液混合而且不需要加熱，因此在反應(yīng)裝置的選擇上應(yīng)該注意，氧氣的檢驗(yàn)方法主要是根據(jù)這種物質(zhì)的性質(zhì)能使帶火星木條復(fù)燃來(lái)決定，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，認(rèn)真分析資料從中獲取有用的信息：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，過(guò)氧化鈉是一種黃色固體以及各種裝置的作用都是解題的關(guān)鍵點(diǎn)．

解答 解：據(jù)質(zhì)量守恒定律，2Na₂O₂+2CO₂═O₂+2X，反應(yīng)前4個(gè)鈉原子、8個(gè)氧原子，2個(gè)碳原子，反應(yīng)后O₂中有2個(gè)氧原子，則2X中有4個(gè)鈉原子、6個(gè)氧原子、2個(gè)碳原子故X為Na₂CO₃；
（1）由常見(jiàn)儀器的認(rèn)識(shí)可知a是酒精燈、b是錐形瓶；
（2）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
該反應(yīng)不需要加熱故排除（1）裝置，（3）裝置長(zhǎng)頸漏斗沒(méi)有伸入到液面以下，生成的氣體會(huì)從其溢出，因此不可選，（2）符合制取二氧化碳的要求；
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，此反應(yīng)放出熱量，稀鹽酸據(jù)有揮發(fā)性，故制取的二氧化碳中常含有氯化氫氣體、水蒸氣等，氯化氫與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳，故B的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧；
二氧化碳與碳酸鈉不反應(yīng)，水蒸氣能使無(wú)水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色；
從實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)看，E裝置收集的氣體是氧氣，檢驗(yàn)氧氣一般是采用帶火星的木條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果復(fù)燃即是氧氣．
（3）若E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；二氧化碳能使石灰水變渾濁，若E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，是因?yàn)槲捶磻?yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致；
（4）E裝置易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，故不安全，不合理；飽和的石灰水能與二氧化碳反應(yīng)，所以飽和的石灰水能吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，
乙試管中進(jìn)氣管較長(zhǎng)，二氧化碳能與石灰水充分反應(yīng)，丙試管中進(jìn)氣管較短，二氧化碳不能與石灰水充分反應(yīng)，且隨著氣體進(jìn)入，試管中的液體被排放到水槽中．
（5）設(shè)1.56g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)能生成氧氣的體積為v，
  2Na₂O_3----O₂
   2mol      22.4L
$\frac{1.56g}{78g/mol}$       v
v=0.24L=240mL＞200m，故收集收集到的氧氣比計(jì)算值��；原因可能是過(guò)氧化鈉有雜質(zhì)．
故答案為：Na₂CO₃、質(zhì)量守恒定律；
（1）酒精燈、錐形瓶；
（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O、（2）、吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧、白色固體變藍(lán)色、帶火星的木條；
（3）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致；
（4）不安全，不合理、乙；
（5）小、過(guò)氧化鈉可能含有雜質(zhì)、
設(shè)1.56g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)能生成氧氣的體積為v，
  2Na₂O_3----O₂
   2mol      22.4L
$\frac{1.56g}{78g/mol}$       v
v=0.24L=240mL＞200m

點(diǎn)評(píng) 此題重在考察鈉及其化合物的性質(zhì)，注意過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)過(guò)程中，過(guò)氧化鈉即使氧化劑也是還原劑．