Question

“嫦娥一號”飛船的成功發射是我國航天事業的又一里程碑．金屬過氧化物等可作宇宙飛船或潛水艇中的氧氣再生劑，如：過氧化鈉（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的二氧化碳反應生成氧氣，化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；（過氧化鈉還能與鹽酸、水等物質發生反應產生氧氣）為了驗證該反應中氧氣的產生，某興趣小組的同學設計了如下圖所示的實驗．

（1）實驗室確定氣體發生裝置時應考慮的因素是

 

；制取CO₂的裝置，應從下列圖1、圖2、圖3中選擇

 

．

（2）檢查圖2裝置的氣密性的方法是：將裝置中導氣管上的膠皮管用彈簧夾夾住，往長頸漏斗中注入水至液面高出漏斗頸的下端管口，若能觀察到

 

現象，即可證明裝置不漏氣．
（3）設計A、B裝置的目的是凈化導入的純凈且干燥的CO₂．其中，①A裝置的具體功能是

 

所發生的化學方程式是

 

；②B裝置的具體功能是

 

，其瓶內液體應是

 

；
（4）為了確定CO₂跟Na₂O₂反應產生的氣體是氧氣，最后還要采用的驗證實驗操作是

 

．
（5）表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收的現象是

 

．
（6）常溫下水也能與Na₂O₂反應，生成氧氣和氫氧化鈉，寫出該反應的化學方程式．

 

．
（7）某潛水艇上有4人，如果每人每小時消耗的氧氣在某溫度和壓強條件下體積為50L，則該潛水艇中每天需要過氧化鈉多少千克？（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）發生裝置就是制取裝置，關鍵看反應物的狀態，是否需要加熱，制取二氧化碳不需要加熱所以圖1不對，圖3中長頸漏斗末端在液面以上，氣體容易逸出，也不對；
（2）只要是不漏氣，在一個封閉體系中，長頸漏斗內液面不會發生變化；
（3）設計A、B裝置的目的是凈化導入的純凈且干燥的CO₂，即除去二氧化碳中的雜質，因為制取二氧化碳需要鹽酸，所以二氧化碳中會混有水蒸氣和氯化氫氣體，A裝置是除氯化氫氣體的，B裝置是除水蒸氣的；
（4）驗證氧氣的方法是使用帶火星的木條；
（5）驗證二氧化碳的存在就是利用澄清石灰水；
（6）寫方程式時先分清反應物和生成物，再配平；
（7）先算出每天消耗氧氣的質量，再根據方程式算出過氧化鈉的質量．

解答：解：（1）發生裝置的選擇，要考慮反應物的狀態和反應條件，固體與固體制氣體需要加熱，固體與液體制氣體不需要加熱；
實驗室制取二氧化碳不需要加熱，并且長頸漏斗末端必須在液面以下，否則氣體會逸出；
（2）如果裝置漏氣的話，由于連通器的原理，長頸漏斗內外液面會相平，不漏氣，長頸漏斗內液面不再下降；
（3）因為實驗室制二氧化碳用的是鹽酸，所以制取的二氧化碳中會混有水蒸氣和氯化氫氣體，圖A是除去氯化氫氣體的裝置，
圖B是除去水蒸氣的，如果順序顛倒，水蒸氣就白除了，又會混上水蒸氣；
（4）驗證氧氣的方法是使用帶火星的木條，能夠使帶火星的木條復燃，說明是氧氣；
（5）表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收，也就是說還存在二氧化碳，將氣體通過澄清石灰水，變渾濁說明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收；
（6）這一方程式配平方法是用奇偶法，別忘了標氣體上升符號；
（7）每天需要消耗氧氣的質量是：4×24×50L×1.5g/L=7200g，設需要消耗過氧化鈉的質量為X
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                32
X                  7200g

156

32

=

X

7200g

，解得X=35100g，即35.1kg
故答案為：（1）反應物的狀態和反應條件
（2）漏斗頸中形成一段穩定的水柱（或液面不再下降）等
（3）①吸收二氧化碳中混有的氯化氫氣體，NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；②干燥二氧化碳，濃硫酸；
（4）將帶火星的木條放在集氣瓶上方的導管口附近；
（5）C裝置處的澄清石灰水變渾濁；
（6）2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（7）35.1kg．

點評：發生裝置的選擇，要考慮反應物的狀態和反應條件，固體與固體制氣體需要加熱，固體與液體制氣體不需要加熱；驗證氧氣用帶火星的木條，驗證二氧化碳用澄清石灰水．