Question

30、過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體．在一次科技活動中，某化學興趣小組的同學將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1的實驗中，發現了高低不同的兩根蠟燭，下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；同時也驚奇地發現棉花燃燒了起來．
（1）實驗過程中“下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅”的現象說明二氧化碳具有

密度比空氣的大

、

不支持燃燒

的性質．
（2）棉花為什么會燃燒呢？小組同學認為棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：

棉花充分與氧氣接觸

、b：

溫度必須達到棉花的著火點

兩個條件．
[提出問題]：在上述實驗中是如何給棉花提供a和b這兩個燃燒條件的呢？
[查閱資料]：（1）在常溫下Na₂O₂能和CO₂發生化學反應．
（2）在常溫下Na₂O₂能和水發生反應：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
（3）無水硫酸銅為白色固體，吸水后變為藍色．
[設計實驗]：經過討論后，小組同學設計了如圖2的實驗進行探究．

[實驗步驟]：①檢查整套裝置的氣密性；②把相關的試劑放入對應的儀器內（D裝置的U型管內放有足量的Na₂O₂固體，燒杯內盛有飽和的澄清石灰水），并按圖2組裝整套實驗儀器；③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內；④一段時間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現象．
注：整個實驗中不考慮稀鹽酸的揮發和空氣對實驗的影響．
[實驗現象]：①無水硫酸銅沒有變藍色；②帶火星的小木條復燃；
③飽和的澄清石灰水變渾濁．
[實驗分析]：①檢查整套裝置的氣密性的方法：

先在U型管內裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩定一段時間則

說明氣密性良好

．
②C裝置無水硫酸銅的作用是

證明CO₂中的水蒸氣確實已被除去

．
③D裝置的燒杯內飽和的澄清石灰水的作用是

析出氫氧化鈣固體，說明Na₂O₂和CO₂反應放出熱量

．
[得出結論]：（1）①“小木條復燃”說明Na₂O₂和CO₂反應產生的一種氣體，使圖1中的棉花滿足了燃燒的一個條件；②

③飽和的澄清石灰水變渾濁

（填裝置出現的現象）說明Na₂O₂和CO₂反應使圖1中的棉花滿足了燃燒的另一個條件．
（2） Na₂O₂和CO₂反應除生成一種氣體外，還生成了一種固體，甲認為生成的固體是NaOH，乙認為是Na₂CO₃，同學們經過思考后認為甲同學的猜想是錯誤的，理由是：

沒有水參與反應

．
（3）Na₂O₂和CO₂反應的化學方程式是

2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑

．
[拓展提高]：現有一包保存不當的過氧化鈉粉末，已證明其已完全變質．為探究其成分，有同學設計了以下定性和定量兩種實驗方案，請你幫助完成下列實驗報告．
一、定性方案：

二、定量方案：
稱取39.8g樣品于一只質量為45g的錐形瓶中，一次性加入20mL蒸餾水后將錐形瓶放置在電子天平上，逐滴滴加溶質質量分數為9.8%的稀硫酸，觀察顯示數字的變化，并繪制出混合溶液的質量與所滴入稀硫酸溶液的質量關系曲線（如圖）；請你根據曲線計算出粉末中各成分的質量．

Answer 1

分析：（1）探究過氧化鈉與二氧化碳反應的產物及有關性質，本題檢查裝置的氣密性是難點，關鍵是要抓住整套裝置的“一頭一尾”，檢查的方法可以是先在U型管內裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩定一段時間則說明氣密性良好；對于裝置中的藥品的作用，要結合實驗目的來推斷，如：C裝置無水硫酸銅的作用就是證明CO₂中的水蒸氣確實已被除去（2）定性定量探究部分，產生白色沉淀，生成了碳酸鈣，產生了藍色沉淀，生成了氫氧化銅沉淀，故選用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；計算部分，根據題意列式即可．

解答：解：問題（1）根據蠟燭熄滅的情況，可以比較簡單地得出二氧化碳不支持燃燒、密度比空氣大的結論．問題（2）要根據物質燃燒的條件，認識到燃燒必須棉花充分與氧氣接觸、溫度必須達到棉花的著火點．為了探究圖1實驗中是如何給棉花提供這兩個燃燒條件的，先通過圖2中的A裝置制取一定量的二氧化碳，并用濃硫酸吸收二氧化碳氣體中混有的水蒸氣，再通過“無水硫酸銅沒有變藍色”證明CO2中的水蒸氣確實已被除去，到達D裝置U型管內的氣體是干燥的CO2氣體，然后在P處的帶火星的小木條復燃，說明Na2O2和CO2反應產生了氧氣，可使棉花滿足了與氧氣充分接觸的條件，飽和澄清石灰水中析出氫氧化鈣固體，說明Na2O2和CO2反應放出熱量，并足以使棉花的溫度達到著火點．裝置的氣密性檢查的方法是：先在U型管內裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩定一段時間則說明氣密性良好．定性定量探究部分，產生白色沉淀，生成了碳酸鈣，產生了藍色沉淀，生成了氫氧化銅沉淀，故選用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；計算部分，根據題意列式即可．
故答案為：實驗（1）密度比空氣大、不支持燃燒；（2）棉花充分與氧氣接觸、溫度必須達到棉花的著火點；[實驗分析]：①先在U型管內裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩定一段時間則說明氣密性良好．②證明CO₂中的水蒸氣確實已被除去③若析出氫氧化鈣固體，說明Na₂O₂和CO₂反應放出熱量[得出結論]：（1）③飽和的澄清石灰水變渾濁（2）沒有水參與反應（3）2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑[拓展提高]：一、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液二、根據題意：稀硫酸先與NaOH反應，用掉100g，再Na₂CO₃與反應，用去300g稀硫酸，列式計算：
   關系式：2NaOH--H₂SO₄         Na₂CO₃--H₂SO₄  
            80       98          106     98
            m₁      9.8%×100     m₂  9.8%×300     解之得：m₁=8g    m₂=31.8g  答：略．

點評：本題是探究燃燒的條件，以包有過氧化鈉固體的棉花自燃為設計載體，定性、定量研究不純的過氧化鈉的組成．