Question

（8分）某化學興趣小組的同學在化學氧自救器的說明書中看到“人呼出氣體中的二氧化碳與自救器藥罐中的生氧劑（超氧化鉀KO₂）接觸能產生氧氣”后，對自救器內發生的化學反應原理產生了探究欲望。在老師指導下，同學們展開了以下兩個實驗探究活動，請你參與。
（1）用下圖所示的由A、B、C、D組合成的成套裝置和有關藥品制取并收集氧氣。

用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，則A中裝置可采用下圖中的     （填數字序號，下同）；其反應方程式為      ；D中裝置可采用下圖中的    。
 
（2）二氧化碳與超氧化鉀反應除生成氧氣還生成什么物質？
[老師提示]1.二氧化碳與超氧化鉀反應的生成物只有兩種，其一是氧氣，其二是一種化合物。
2. 人呼出的氣體中含有的水分也能與超氧化鉀反應生成氧氣。
[作出猜想]二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物到底是哪種物質？
甲同學作出了以下三種猜想：①是一種酸；     ②是一種堿；     ③是一種碳酸鹽。
通過對反應物有關的元素組成的分析，乙同學認為猜想        （填數字序號）一定是錯誤的，理由是       。
[進行實驗]同學們通過以下實驗驗證了甲同學的另一個猜想是正確的,請完成下述實驗報告.

實驗步驟	實驗現象	實驗結論

（3）簡述鑒定氧自救器藥罐中生氧劑超氧化鉀是否需要更換的簡便的化學方法       。

Answer 1

（1）②；   CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ ； ③    
（2）① ②
二氧化碳與超氧化鉀都不含氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成含有氫元素的酸或堿（答案合理即可）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將二氧化碳與超氧化鉀反應后的固體取樣加入稀鹽酸，把產生的氣體通入足量的澄清石灰水中	有大量氣泡產生 澄清石灰水變渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物是 碳酸鉀

或

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將二氧化碳與超氧化鉀反應后的固體取樣加入蒸餾水，配成溶液，再加入澄清石灰水	無色溶液中出現白色渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物是 碳酸鉀

（空答、錯答、漏答均為0分；答案正確為2分）
（3）取待鑒定的生氧劑少量于試管中，滴加少量的水，觀察是否有氣泡產生，將帶火星的木條伸入試管內，觀察木條是否復燃，即可判斷生氧劑是否需要更換。

試題分析：（1）用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，是固體與液體反應不要加熱的類型，故A中裝置可采用②；其反應方程式為CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ ；因二氧化碳的密度大于空氣，可溶于水，故可用向上排空氣法收集，D中裝置可采用③；
（2）二氧化碳與超氧化鉀反應，生成物是“①是一種酸和②是一種堿”的猜想肯定是錯誤的，因為二氧化碳與超氧化鉀都不含氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成含有氫元素的酸或堿；
要用實驗驗證甲同學“③是一種碳酸鹽”的猜想是正確的，可以通過如下實驗來驗證：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將二氧化碳與超氧化鉀反應后的固體取樣加入稀鹽酸，把產生的氣體通入足量的澄清石灰水中	有大量氣泡產生 澄清石灰水變渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物是 碳酸鉀

或者

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
將二氧化碳與超氧化鉀反應后的固體取樣加入蒸餾水，配成溶液，再加入澄清石灰水	無色溶液中出現白色渾濁	猜想 ③ （填序號）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應生成的化合物是 碳酸鉀

這是因為碳酸鹽中含有的碳酸根離子會與鹽酸反應放出二氧化碳氣體，或者與鈣離子反應生成碳酸鈣沉淀。
點評：本題的難點是設計實驗來探究碳酸鹽的存在，可以根據碳酸根離子的性質來設計實驗，讓其與稀鹽酸或者澄清石灰水反應。