Question

過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體。在一次科技活動中，某化學興趣小組的同學將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1的實驗裝置中，當傾倒二氧化碳時，發現了                             現象；同時也驚奇地發現棉花團燃燒了起來。


【提出問題】棉花團為什么會燃燒起來呢？
【查閱資料】
（1）在常溫下Na₂O₂能和CO₂反應生成一種氣體和堿性物質。
（2）在常溫下Na₂O₂能和水發生反應： 2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
（3）無水硫酸銅為白色固體，吸水后變為藍色。
【設計實驗】經過討論后，小組同學設計了如圖2的實驗進行探究。
【實驗步驟】
①檢查整套裝置的氣密性；
②把相關的試劑放入對應的儀器內（D裝置的U型管內放有足量的Na₂O₂固體，燒杯內盛有飽和的澄清石灰水），并按圖2組裝整套實驗儀器；
③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內；
④一段時間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現象。
注：整個實驗中不考慮稀鹽酸的揮發和空氣對實驗的影響。

【實驗現象】
①無水硫酸銅                  ；②帶火星的小木條復燃；③                    。
【實驗分析】
（1）“小木條復燃”說明Na₂O₂和CO₂反應生成了          ；實驗現象③說明該反應放出了熱量；同時棉花團是可燃物，棉花團因為同時滿足燃燒所需的三個條件，所以燃燒起來了。
（2）請你寫出Na₂O₂和CO₂反應的化學方程式                                               
【拓展提高】
同學們在實驗室發現一瓶放置了較長時間的過氧化鈉粉末，已知發生了部分變質，同學們取3.00g變質粉末決定探究其中的成分及其質量。
【提出問題】變質的過氧化鈉粉末中有哪些成分，它們的質量是多少？
【猜想與假設】（1）粉末成分是Na₂O₂和NaOH的混合物
（2）粉末成分是________________________的混合物
（3）粉末成分是Na₂O₂、NaOH 和Na₂CO₃的混合物……
【設計實施方案】

實驗步驟	實驗現象
①取15 g變質粉末于一支大試管內，加入適量的水，共收集到1.6g氣體,然后用帶火星木條檢驗生成的氣體。	固體完全溶解，有氣泡產生，帶火星的小木條復燃
②繼續向上述試管中加入足量的石灰水，充分反應。	有白色沉淀生成
③將②中物質過濾，得到濾渣，將其洗滌、干燥并稱量，得固體5g。

 
【解釋與結論】同學們經過認真計算分析，確定了粉末中含有的成分及質量
計算過程：
【反思與評價】
（1）實驗室在保存過氧化鈉時應注意密封保存。
（2）有同學提出把第②步實驗中足量的石灰水改為足量氯化鈣溶液，至沉淀不再生成時過濾，向濾液中滴加無色酚酞試液，若液體變紅，則證明原粉末中有NaOH。你認為該方案是否合理并說明理由                                               

Answer 1

蠟燭自下而上依次熄滅（答案合理即可）
【實驗現象】①不變藍色；  ③澄清石灰水變渾濁。
【實驗分析】（1）O₂  （2）2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂  
【猜想與假設】Na₂O₂、Na₂CO₃（多寫或漏寫均扣1分）
【解釋與結論】m(Na₂O₂)=7.8g（1分）  m(Na₂CO₃)=5.3g（1分）  m(NaOH)=1.9g（1分）
【反思與評價】不合理，因為過氧化鈉與水反應也能生成氫氧化鈉，也能使無色酚酞試液變紅，所以，不能證明原粉末中有NaOH。

解析試題分析：由于二氧化碳不可燃也不支持燃燒，且二氧化碳的密度比空氣大，故可見燒杯內的蠟燭，會自下而上依次熄滅。
【實驗現象】①由于濃硫酸具有吸水性，故經過裝置B的氣體中一定不含水，所以無水硫酸銅不會變藍色；
③根據下面的實驗分析——“實驗現象③說明該反應放出了熱量”判斷， 由于反應放出熱量，故溶液溫度會升高，而氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而減小，故飽和的石灰水中會有溶質的析出，即澄清石灰水變渾濁。
【實驗分析】（1）由實驗現象②帶火星的小木條復燃可知，Na₂O₂和CO₂反應生成了O₂； 
（2）根據題意，在常溫下Na₂O₂能和CO₂反應生成一種氣體（O₂）和堿性物質，再結合質量守恒定律中的元素守恒可知，該堿性物質中一定含有鈉、碳元素，可能含有氧元素，故該堿性物質為碳酸鈉，則該反應的化學方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂； 
【猜想與假設】（2）根據上面的分析可知，Na₂O₂能與空氣中的二氧化碳反應生成Na₂CO₃和氧氣，所以部分變質的過氧化鈉粉末中可能含有Na₂O₂、Na₂CO₃；
【解釋與結論】根據用帶火星木條檢驗生成的氣體，結果帶火星的小木條復燃，說明加水后反應生成了氧氣，且氧氣質量為1.6g，則根據生成氧氣的質量，可計算出未變質的過氧化鈉的質量；再根據加入足量的石灰水，充分反應后有白色沉淀生成，可知變質的粉末中含有碳酸鈉，且根據生成碳酸鈣沉淀的質量（5g），可計算出變質生成的碳酸鈉的質量；最后，用總質量減去過氧化鈉質量，再減去碳酸鈉的質量就是氫氧化鈉的質量。
解，設要生成1.6g氧氣，需參加反應的過氧化鈉的質量為X，
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156              32
X                1.6g
156：32=X：1.6g
解得，X=7.8g
設要生成5g碳酸鈣沉淀，需要碳酸鈉的質量為Y，
Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2NaOH
106           100
Y             5g
106:100="Y:5g"
解得Y=5.3g
所以,混合物中含有氫氧化鈉的質量=15g-7.8g-5.3g=1.9g。
【反思與評價】不合理，因為向濾液中滴加無色酚酞試液，若液體變紅，不能證明原粉末中就有NaOH，因為過氧化鈉也能與水反應，生成氫氧化鈉，所以不能說明原來是否存在氫氧化鈉。
考點：實驗探究物質的組成成分以及含量，常見氣體的檢驗與除雜方法，影響固體物質溶解度的因素，質量守恒定律及其應用，書寫化學方程式，根據化學方程式的計算
點評：對于驗證型實驗探究，要熟記物質的性質或變化規律，根據給出的實驗設計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現象，來驗證該物質的性質或變化規律等。