Question

（2010?新鄉一模）當礦井內遇有災害事故，造成環境中缺氧或出現高濃度有毒有害氣體時，可佩戴“化學氧自救器”逃生．其化學反應原理為：正常呼氣時，呼出的二氧化碳氣體和藥罐內生氧劑（過氧化鈉Na₂O₂）發生化學反應產生氧氣以供給人呼吸．某化學活動小組的同學圍繞其化學反應原理進行了一系列的探究活動．

（1）用如圖所示由A、B、C、D組合成的成套裝置和有關藥品制取并收集氧氣．
①若用石灰石與稀酸鹽反應制取二氧化碳，則A裝置可采用下圖中的

F或G

（填序號）有關反應的化學方程式為

CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

．
②用C裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與過氧化鈉反應的二氧化碳．請寫出氫氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式

2NaOH+CO₂ =Na₂CO₃+H₂O

．
③證明生成的氣體是氧氣，可使用

帶火星的木條

進行檢驗．
（2）二氧化碳與過氧化鈉反應除生成氧氣還生成什么其他物質？有位同學推測可能生成了一種酸或一種堿，另一個同學認為不可能，其理由是

二氧化碳與過氧化鈉都不含氫元素，故不可能生成含有氫元素的酸或堿

．
（3）有同學推測可能生成了一種碳酸鹽．并設計了以下實驗進行驗證，請將下表填寫完整．

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將二氧化碳與過氧化鈉反應后的固體 加入一只小試管中，然后滴加適量的稀鹽酸，再把生成的氣體通入澄清的石灰水	試管中有氣泡冒出，澄清的石灰水變渾濁	二氧化碳與過氧化鈉反應生成的化合物是 碳酸鹽

（4）如果每人每小時消耗的氧氣在某溫度和壓強條件下的體積為50L，若從礦井中逃生需2小時，則“化學氧自救器”中至少需要過氧化鈉多少克？（已知：在上述溫度和壓強條件下氧氣的密度為1.5g/L）

Answer 1

分析：（1）①發生裝置主要由反應物的狀態和反應條件決定；根據反應物、生成物以及反應條件正確書寫化學方程式；
②氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，據此書寫化學反應方程式；
③根據氧氣能支持燃燒的性質，可以用帶火星的木條進行檢驗；
（2）根據質量守恒定律可以知道反應前后元素的種類不變，對作出的猜想做出合理的判斷與解釋；
（3）要驗證該反應可能生成了一種碳酸鹽，只要用稀鹽酸和澄清的石灰水驗證碳酸根離子的存在就可以了．
（4）根據化學方程式的計算解決，先要對消耗的氧氣進行體積與質量的轉化，再利用2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑求過氧化鈉的質量．

解答：解：（1）①反應物的狀態是固態和液態，反應條件是常溫，應選固-液不加熱型的發生裝置F或G；石灰石的主要成份是碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；其反應方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故答案為：F或G；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，其反應方程式是：2NaOH+CO₂ =Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：2NaOH+CO₂ =Na₂CO₃+H₂O；
③檢驗是否是氧氣用的是帶火星的木條．將帶火星的木條伸入盛有氣體的集氣瓶內觀察，如木條復燃就證明是氧氣．
故答案是：帶火星的木條；
（2）根據質量守恒定律可以知道：二氧化碳與過氧化鈉都不含氫元素，故不可能生成含有氫元素的酸或堿．
故答案是：二氧化碳與過氧化鈉都不含氫元素，故不可能生成含有氫元素的酸或堿；
（3）為了驗證該反應可能生成了一種碳酸鹽，只要驗證生成物中有碳酸根就可以了，因此需要用兩種試劑稀鹽酸和澄清的石灰水．
故答案是：加入一只小試管中，然后滴加適量的稀鹽酸，再把生成的氣體通入澄清的石灰水；試管中有氣泡冒出，澄清的石灰水變渾濁；碳酸鹽；
（4）50L氧氣的質量為：50L×1.5g/L=75g
該潛水艇中每天消耗氧氣的質量為：2×75g=150g，
設該潛水艇中2小時需要過氧化鈉的質量為x．
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑
156                 32
x                  150g
則

156

x

=

32

150

，
解得，x=731.25g．
答：“化學氧自救器”中至少需要過氧化鈉731.5克．

點評：本道題目看起來比較麻煩，但實際考查的是二氧化碳發生裝置的選擇、實驗室制二氧化碳的原理方程式、碳酸根的檢驗等一些基礎性知識．另外根據化學式計算，主要考查計算的方法和計算的準確性．