Question

呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉（Na₂O₂）作為供氧劑。為了探究其反應原理，興趣小組同學在老師的指導下，進行了如下探究，請你一起參與。
[查閱資料]過氧化鈉在常溫下與水、二氧化碳反應分別生成氫氧化鈉、碳酸鈉和氧氣。
[設計實驗]浩明同學想通過下圖所示裝置探究過氧化鈉與二氧化碳的反應，并驗證反應產物。

（1）下列是實驗室常用的儀器:

①A是二氧化碳氣體的發生裝置，裝配該裝置時，應選用的儀器除帶導管的雙孔橡皮塞外，還需要的儀器有（填名稱）     、       。實驗室制取二氧化碳的化學方程式                              。該裝置在實驗室還可以用來制取氧氣，寫出用該裝置制取氧氣的化學方程式                                              。
②實驗室選擇制取氣體的發生裝置，主要依據是              、             。
（2）用D所示的方法收集氧氣，其依據是                 ；收集氧氣時，還可以選用           法收集。檢驗D裝置試管內收集到中的氣體是否氧氣的方法、現象及結論是：待D中氣體集滿后，把試管移出水面，然后                                             
                                                                         。
（3）C中氫氧化鈉的作用是吸收沒有參與反應的CO₂，如果沒有連接這個裝置，可能導致的后果是                                  。
（4）檢驗B中反應后剩余固體的成分。

實驗步驟	實驗現象	實驗結論及方程式
①取少量A中反應后的固體于試管中； ②                 ； ③                                       。	②                 ③	反應后生成的固體是碳酸鈉。寫出步驟③的化學方程式

 
[反思與評價]（1）通過上述實驗，明明同學認為Na₂O₂與CO₂反應除了生成Na₂CO₃和O₂，還有可能生成NaHCO₃。你認為他的結論        （選填“正確”或“不正確”），理由是                                                       。寫出Na₂O₂與二氧化碳反應的化學方程式                                                 。
請說說呼吸面具或潛水艇用過氧化鈉作為供氧劑的最大的是優點             。

Answer 1

（本題17分）
（1）①錐形瓶、長頸漏斗；
CaCO₃ + 2HCl ＝ CaCl₂ + H₂O + CO₂↑；2H₂O₂2H₂O + O₂↑  （各2分，共8分）
②反應物的狀態、反應是否需要加熱（或反應條件）            （各1分，共2分）
（2）氧氣不易溶于水                                                 （2分）
向上排空氣                                                     （1分）
用燃著的木條伸入試管中，木條復燃，該氣體是氧氣                  （3分）
（3）影響氧氣的檢驗（其他合理答案亦可）                              （2分）
（4）                                （步驟、現象各1分，方程式2分，共6分）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
②滴加稀鹽酸 ③將生成的氣體通入澄清石灰水中	②有氣泡產生 ③澄清石灰水變渾濁	Ca(OH)2 + CO2＝ CaCO3↓ + H2O

 
[反思與評價]（1）不正確                                              （1分）
反應物中沒有氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成NaHCO₃                             （2分）
2Na₂O₂ + 2CO₂＝ 2Na₂­CO₃ + O₂                                                                                 （2分）
（2）吸收呼吸產生的二氧化碳，同時生成氧氣                            （2分）

分析:（1）實驗室通常用碳酸鈣和稀鹽酸反應制取二氧化碳氣體．所需的儀器有錐形瓶、長頸漏斗、帶導管的橡皮塞等．
（2）收集氣體的依據通常是根據氣體的密度與溶解性．不溶于水的，可以用排水法收集；比空氣密度大的，用向上排氣法收集；比空氣密度小的，用向下排氣法收集
（3）氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳氣體，而氫氧化鈣溶液是鑒別二氧化碳氣體的
（4）鹽酸能與碳酸鹽反應生成二氧化碳氣體，二氧化碳氣體能使澄清的石灰水變渾濁．
[反思與評價]
（1）根據質量守恒定律，在化學反應前后，元素的種類不變
（2）過氧化鈉能與二氧化碳反應生成氧氣．
解：（1）從所給圖可知，此題制取氣體的反應物是固體和液體，反應不需要加熱，故答案為：①錐形瓶、長頸漏斗；
實驗室制取二氧化碳的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；該裝置在實驗室還可以用來制取氧氣，寫出用該裝置制取氧氣的化學方程式2H₂O₂ 2H₂O+O₂↑
②實驗室選擇制取氣體的發生裝置，主要依據是：反應物的狀態、反應是否需要加熱（或反應條件）．
（2）用D所示的方法收集氧氣，其依據是：氧氣不溶于水；
（3）如果沒有氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳氣體，則D收集的氣體除了氧氣，還有二氧化碳氣體．故答案為：影響氧氣的檢驗（其他合理答案亦可）．
（4）過氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣．B裝置中有碳酸鈉固體，所以此題的目的是鑒別碳酸鈉．碳酸鈉屬于碳酸鹽，可以利用碳酸鹽與鹽酸反應生成二氧化碳氣體來鑒別．故答案為：

實驗步驟	實驗現象
②滴加稀鹽酸 ③將生成的氣體通入澄清石灰水中	②有氣泡產生 ③澄清石灰水變渾濁

[反思與評價]（1）反應前是過氧化鈉和二氧化碳氣體，據化學反應前后元素的種類不變．反應后不會出現氫元素．故答案為：不正確；反應物中沒有氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成NaHCO₃；Na₂O₂與二氧化碳反應的化學方程式為：
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
（2）呼吸面具或潛水艇用過氧化鈉作為供氧劑的最大優點：吸收呼吸產生的二氧化碳，同時生成氧氣．
故答為：（1）①錐形瓶、長頸漏斗；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；2H₂O₂2H₂O+O₂↑；
②反應物的狀態、反應是否需要加熱（或反應條件）
（2）氧氣不易溶于水；（3）影響氧氣的檢驗（其他合理答案亦可）；（4）

實驗步驟	實驗現象
②滴加稀鹽酸 ③將生成的氣體通入澄清石灰水中	②有氣泡產生 ③澄清石灰水變渾濁

[反思與評價]（1）不正確，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（2）吸收呼吸產生的二氧化碳，同時生成氧氣．
此題是綜合性的實驗探究題，考查了多方面的知識．碳酸鹽的鑒別就是利用碳酸鹽能與鹽酸反應生成二氧化碳氣體，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁的這一性質．