Question

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，反應的化學方程式為：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，設計實驗如下，請回答下列相關問題：
①簡述檢查裝置氣密性的方法；
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．藥品為什么需過量；
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（填“吸熱”或“放熱”），同時還可以觀察到固體粉末發生變化的現象是；
（3）小紅同學通過查閱資料了解到Na₂O₂還能與水反應，化學方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．于是她根據這一原理設計了一種測定Na₂O₂的純度的方法：①稱取20g樣品于一只質量為45g的錐形瓶中；②一次性加入20mL蒸餾水后將錐形瓶放置在電子天平上，觀察顯示數字的變化，并記錄（數據見下表）；③進行計算．

時間/s		60	120	180	240	300
天平示數/g	85.00	83.82	82.43	82.15	81.80	81.80

a．從上表數據判斷，秒時已經反應完全；
b．請你幫小紅同學計算此樣品中Na₂O₂的純度為（不需要寫出計算過程）．
（4）Na₂O₂露置在空氣中容易發生變質，如何檢驗已經變質，簡述實驗方法、現象和結論．．

Answer 1

【答案】分析：（1）在特殊情況下，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，這也體現出此方法制氧氣的優點；
（2）①根據裝置特點探究裝置氣密性的檢查方法；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，根據特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況探究藥品為什么需過量；③由溫度計顯示此反應放出熱量，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變為白色．
（3）a．仔細觀察上表數據即可判斷20gNa₂O₂與20mL水反應的時間；b．根據表中數據計算出生成的氧氣的質量，再根據Na₂O₂與水反應的化學方程式計算此樣品中Na₂O₂的純度為；
（4）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．
解答：解：（1）在特殊情況下，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：常溫下進行，節約能源、消耗人呼出的二氧化碳；
（2）①檢查裝置氣密性的方法：推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動則氣密性良好；
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，根據特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況分析藥品過量的原因：確保二氧化碳完全反應，得到純凈的氧氣；
③由溫度計顯示此反應放出熱量，說明此反應為放熱反應，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變為白色的現象．
（3）a．仔細觀察上表數據即可判斷20gNa₂O₂與20mL水完全反應的時間是240秒；b．根據表中數據計算出生成的氧氣的質量是85g-81.8g=3.2g，再根據Na₂O₂與水反應的化學方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．計算此樣品中Na₂O₂的純度為：78%．
（4）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．簡述用實驗方法檢驗其變質的過程：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．
故答案為：
（1）常溫下進行，節約能源、消耗人呼出的二氧化碳；
（2）①推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動則氣密性良好；②確保二氧化碳完全反應，得到純凈的氧氣；③放熱，淡黃色變為白色．
（3）240，78%；
（4）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．
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．