Question

8．用脫脂棉包住約0.2g過(guò)氧化鈉粉末，置于石棉網(wǎng)上，往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來(lái)．
（1）由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所得出的有關(guān)過(guò)氧化鈉跟水反應(yīng)的結(jié)論是：第一，有氧氣生成，第二，反應(yīng)放出熱量．Na₂O₂跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
（2）某研究性學(xué)習(xí)小組擬用如圖所示裝置（氣密性良好）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以證明上述結(jié)論，用以驗(yàn)證第一條結(jié)論的實(shí)驗(yàn)操作是：打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導(dǎo)管口P處，木條復(fù)燃，證明有O₂生成．
（3）已知Na₂O₂跟足量水充分反應(yīng)生成的溶液中有H₂O₂存在．實(shí)驗(yàn)（2）往試管（如圖）中加入水至固體完全溶解且不再有氣泡生成后，取出試管，往試管中滴入酚酞試液，現(xiàn)象是：溶液先變紅后褪色．
（4）稱取3.9g Na₂O₂固體，加入50g水中充分反應(yīng)，所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%．
（5）H₂O₂不穩(wěn)定會(huì)分解，CuSO₄溶液對(duì)過(guò)氧化分解有催化作用，有同學(xué)猜想起催化作用的是Cu²⁺，請(qǐng)你根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)條件，用實(shí)驗(yàn)證明該同學(xué)的猜想正確．
僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、酒精燈、藥匙、木條；酚酞試液、2mol/L 鹽酸、2mol/L硫酸溶液、2mol/L硝酸溶液、5%的H₂O₂溶液、CuSO₄溶液、蒸餾水．

假設(shè)	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
起催化作用的是CuSO4溶液中的SO42-	向盛有2mL5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的2mol/LH2SO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	無(wú)明顯現(xiàn)象	起催化作用的不是SO42-
起催化作用的是CuSO4溶液中的Cu2+	向盛有2mL5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的CuSO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃	起催化作用的是Cu2+

Answer 1

分析 （1）往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來(lái)，說(shuō)明過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)放出熱量，結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知生成NaOH和氧氣；
（2）用A圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，生成氧氣具有助燃性；
（3）Na₂O₂與水反應(yīng)可生成H₂O₂，H₂O₂具有強(qiáng)氧化性和漂白性；
（4）過(guò)氧化鈉物質(zhì)的量=$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，反應(yīng)消耗水0.05mol，質(zhì)量為0.05mol×18g/mol=0.9g，生成氧氣0.025mol質(zhì)量為0.025mol×32g/mol=0.8g，生成溶質(zhì)氫氧化鈉為0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×40g/mol=4g，依據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算反應(yīng)后溶液質(zhì)量，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{溶質(zhì)質(zhì)量}{溶液質(zhì)量}$×100%；
（5）H₂O₂不穩(wěn)定會(huì)分解，CuSO₄溶液對(duì)過(guò)氧化分解有催化作用，可逆是銅離子起催化作用，也可能是硫酸根離子起到催化作用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以向過(guò)氧化氫溶液中加入硫酸和硫酸銅來(lái)檢驗(yàn)是否生成氧氣設(shè)計(jì)．

解答 解：（1）往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來(lái)，可知反應(yīng)生成氧氣，且反應(yīng)放出熱量，發(fā)生的反應(yīng)為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案為：反應(yīng)放出熱量；2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；    
（2）用A圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證第一條結(jié)論的實(shí)驗(yàn)方法是打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導(dǎo)管口P處，木條復(fù)燃，證明有O₂生成，
故答案為：打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導(dǎo)管口P處，木條復(fù)燃，證明有O₂生成；
（3）Na₂O₂跟足量水充分反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氧氣，氫氧化鈉溶液顯堿性，生成的溶液中有H₂O₂存在，過(guò)氧化氫具有氧化性能使指示劑顏色褪去，反應(yīng)后往試管中滴入酚酞試液，現(xiàn)象是溶液先變紅后褪色，
故答案為：溶液先變紅后褪色；
（4）過(guò)氧化鈉物質(zhì)的量=$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，反應(yīng)消耗水0.05mol，質(zhì)量為0.05mol×18g/mol=0.9g，生成氧氣0.025mol質(zhì)量為0.025mol×32g/mol=0.8g，生成溶質(zhì)氫氧化鈉為0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×40g/mol=4g，溶液質(zhì)量=3.9g+50g-0.8g=53.1g，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4g}{53.1g}$×100%=7.5%，故答案為：7.5%；
（5）假設(shè)起催化作用的是CuSO₄溶液中的SO₄^2-，向盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的試管中滴加入少量的2mol/L H₂SO₄溶液，并把帶火星的木條伸入試管．無(wú)明顯現(xiàn)象，起催化作用的不是SO₄^2-；假設(shè)起催化作用的是CuSO₄溶液中的Cu²⁺，向盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的試管中滴加入少量的 CuSO₄溶液，并把帶火星的木條伸入試管，試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃，起催化作用的是Cu²⁺，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有2mL 5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的2mol/L H2SO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	無(wú)明顯現(xiàn)象	起催化作用的不是SO42-
向盛有2mL 5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的 CuSO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃	起催化作用的是Cu2+

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究過(guò)氧化鈉的性質(zhì)、過(guò)氧化氫分解的催化劑作用，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，同時(shí)考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察分析能力、總結(jié)歸納能力等，會(huì)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累和運(yùn)用，難度中等．