Question

【題目】某校研究性學習小組的同學進行了以下化學實驗：將金屬鈣置于空氣中燃燒，然后向所得固體產物中加入一定量蒸餾水，此過程中反應放出大量的熱，并且放出有臭味的氣體。

（1）甲同學提出：運用類比學習的思想，Ca與Mg位于同一主族，化學性質具有一定的相似性。請寫出Ca在空氣中燃燒發生反應的化學方程式___________________。

（2）乙同學提出：Ca的性質比Na活潑，在空氣中燃燒還應有CaO2生成，請寫出燃燒后固體產物與水反應放出氣體的化學方程式____________________。

（3）丙同學提出用實驗的方法探究放出臭味氣體的成分：

（查閱資料）

1．CaO2遇水反應生成H2O2，H2O2可能會分解產生一定量的O3。

2．碘量法是最常用的臭氧測定方法，其原理為強氧化劑臭氧(O3)與碘化鉀(KI)水溶液反應生成游離碘(I2)，臭氧轉化為氧氣。反應式為O3＋2KI＋H2O=O2＋I2＋2KOH。

（提出假設）

假設1：該臭味氣體只有NH3；

假設2：該臭味氣體只有________；

假設3：該臭味氣體含有________。

（設計方案　進行實驗探究）

（4）該小組同學設計如下實驗方案，并進行實驗，驗證上述假設。請完成相關的實驗操作步驟、預期現象及結論(儀器自選)。

限選實驗試劑：紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、pH試紙、淀粉－KI溶液、蒸餾水。

實驗操作	預期現象與結論
取少量反應后固體于試管中，______	_____________

Answer 1

【答案】2Ca＋O22CaO、3Ca＋N2Ca3N2、2Ca＋CO22CaO＋C 2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑ O3 O3和NH3 向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產生的氣體通入淀粉－KI溶液中 若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉－KI溶液不變色，則假設1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍色，且淀粉－KI溶液變藍色，則假設2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉－KI溶液變藍色，則假設3成立

【解析】

（1）由于鎂可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣反應，則鈣也可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣反應；

（2）Ca在空氣中燃燒的產物中能與水反應放出氣體的物質為CaO2和Ca3N2；

（3）根據題中所給信息知，有氣味的氣體可以是NH3，也可以是O3，還可以是二者的混合物；驗證是否含有NH3，可用濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明有NH3；驗證是否含有臭氧，可用淀粉KI溶液，由題給信息知臭氧能使淀粉KI溶液變藍。

（1）由于鎂可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣反應，鈣與鎂的化學性質具有一定的相似性，所以鈣也可以和這三種氣體發生反應，反應的化學方程式為2Ca+O22CaO、3Ca+N2Ca3N2、2Ca+CO22CaO+C，故答案為：2Ca+O22CaO、3Ca+N2Ca3N2、2Ca+CO22CaO+C；

（2）Ca在空氣中燃燒的產物中能與水反應放出氣體的物質為CaO2和Ca3N2，CaO2與水反應生成氫氧化鈣和氧氣，反應的化學方程式為2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+ O2↑，Ca3N2與水反應生成氫氧化鈣和氨氣，反應的化學方程式為Ca3N2+6H2O=3Ca(OH)2+2NH3↑，故答案為：2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑；

（3）根據題中所給信息知，有氣味的氣體可以是NH3，也可以是O3，還可以是二者的混合物；驗證是否含有NH3，可用濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明有NH3；驗證是否含有臭氧，可用淀粉KI溶液，由題給信息知臭氧能使淀粉KI溶液變藍；具體實驗操作為向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產生的氣體通入淀粉KI溶液中；預期實驗現象與結論是若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉KI溶液不變色，則假設1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍色，且淀粉KI溶液變藍色，則假設2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉KI溶液變藍色，則假設3成立，故答案為：O3；O3和NH3；向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產生的氣體通入淀粉－KI溶液中；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉－KI溶液不變色，則假設1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍色，且淀粉－KI溶液變藍色，則假設2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉－KI溶液變藍色，則假設3成立。