Question

我們知道氧氣是人體生命所必需的，在一般情況下，人可以呼吸空氣中的氧氣，但在特殊情況下，如在核潛艇里工作的人員，如何獲得氧氣呢？研究表明用“金屬過氧化物處理系統”使氧“再生”具有良好的實際應用價值．

已知：淡黃色的過氧化鈉固體在常溫下即能與二氧化碳反應生成氧氣反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
（1）你認為用這種方法制氧氣的優點是______．
（2）小明欲探究過氧化鈉吸收和釋放的氣體之間體積關系以及反應的熱效應，設計實驗如圖1，請回答下列相關問題：
①檢查裝置氣密性．
②向U形管內盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳氣體，連接好裝置．
③緩緩推動注射器A活塞，片刻，可以觀察到溫度計液柱明顯上升，說明反應放熱，同時還可以觀察到固體粉末發生變化的現象是______；
④小明查閱資料得知：相同的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數，則待A注射器中二氧化碳氣體反應完全后，裝置恢復至常溫，B注射器中活塞應停留在______mL處．（不考慮實驗帶來的誤差）
（3）Na₂O₂露置在空氣中容易發生變質，如何檢驗已經變質？簡述方法、現象和結論．______．
變質的程度如何呢？部分同學對“已部分變質的Na₂O₂（含Na₂CO₃）的純度測定”設計了實驗，已知Na₂O₂與稀硫酸不反應，堿石灰能吸收CO₂和H₂O，步驟如下：
①按圖2連接裝置，并檢查氣密性；
②準確稱得盛有堿石灰的干燥管D的質量為w₁g；
③準確稱得mg樣品放入容器b中；
④打開a，緩緩滴入稀硫酸，至不再產生氣泡為止；
⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數分鐘，然后稱得干燥管D的總質量為w₂g；
⑥根據D裝置質量差進行計算．
試回答：
（i）若④⑤兩步的實驗操作太快，則會導致測定的Na₂O₂的純度______
（填“偏大”或“偏小”）．
（ii）鼓入空氣的目的是______，裝置A中試劑X應選用______；
（iii）E裝置的作用是______．

Answer 1

解：（1）分析題給的信息可以知道，在核潛艇里工作的人員利用淡黃色的過氧化鈉固體在常溫下即能與二氧化碳反應生成氧氣，用這種方法制氧氣的優點是：反應條件低、方便攜帶、產物無污染、產生氧氣同時還吸收了二氧化碳；
（2）③根據過氧化鈉的性質可以知道，過氧化鈉反應后的產物為碳酸鈉，所以能夠觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變為白色．
④因為相同的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數，根據2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂看出二氧化碳的氧氣的體積比是2：1，則待A注射器中二氧化碳氣體反應完全后，裝置恢復至常溫，B注射器中活塞應停留在50mL處．
（3）Na₂O₂露置在空氣中容易發生變質，反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．所以要驗證Na₂O₂是否變質，只要驗證是否產生碳酸鈉即可，所以其用實驗方法檢驗其變質的過程為：取樣品少許于試管中，加入稀鹽酸，若產生氣體，通入石灰水，石灰石變渾濁，說明已變質．
i、若④⑤兩步的實驗操作太快，生成的二氧化碳不會被堿石灰完全吸收，測出的碳酸鈉質量比實際質量少，則會導致測定的Na₂O₂的純度偏大．
ii、鼓入空氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳鼓出，使反應充分，為了吸收掉空氣中二氧化碳，裝置A中試劑X應選用NaOH溶液；
iii、E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置，影響實驗結果；
故答案為：（1）反應條件低、方便攜帶、產物無污染、產生氧氣同時還吸收了二氧化碳；
（2）③淡黃色的粉末逐漸變為白色粉末；
④50mL；
（3）取少量固體樣品滴加稀鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水若出現渾濁說明已變質；
i、偏大；
ii、將裝置中殘留的二氧化碳鼓出，使反應充分；NaOH溶液；
iii、防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置．
分析：（1）從反應條件，反應物和生成物等方面分析反應的優點；
（2）③根據過氧化鈉的性質可以知道，過氧化鈉反應后的產物為碳酸鈉，所以能夠觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變為白色，可以據此解答；
④根據過氧化鈉和二氧化碳反應的化學方程式來比較二氧化碳和氧氣的分子個數比，然后據此解答；
（3）根據Na₂O₂露置在空氣中能與二氧化碳反應生成碳酸鈉發生變質，設計實驗，驗證Na₂O₂是否變質只要驗證是否產生碳酸鈉即可；
i、④產生了氣體而⑤的目的是吸收氣體，所以若④⑤兩步的實驗操作太快，生成的二氧化碳不會被堿石灰完全吸收，測出的碳酸鈉質量比實際質量少，可以據此分析；
ii、鼓入空氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳鼓出，使反應充分，為了吸收掉空氣中二氧化碳，裝置A中試劑X應選用NaOH溶液，可以據此解答；
iii、E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置，影響實驗結果，可以據此解答該題．
點評：此題探究過氧化鈉固體在常溫下與二氧化碳反應原理、現象、用途等知識點，涉及知識面很廣，探究問題較多，是鍛煉學生能力的一道不可多得的好題．