Question

過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體．在一次科技活動中，同學們將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1所示的裝置中，發(fā)現(xiàn)高低不同的兩根蠟燭，下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅，同時也驚奇地發(fā)現(xiàn)棉花燃燒了起來．
（1）實驗過程中蠟燭由下往上依次熄滅，說明二氧化碳具有

CO₂密度比空氣大，CO₂不能燃燒也不支持燃燒

的性質(zhì)．
（2）棉花為什么會燃燒呢？同學們認為棉花要燃燒，除了滿足棉花是可燃物之外，還需滿足

與氧氣接觸

、

溫度達到著火點

．
【提出問題】上述實驗中是如何給棉花提供燃燒條件的？
【查閱資料】
1．在常溫下Na₂O₂與CO₂、H₂O均能發(fā)生化學反應．　　　　    
2．無水硫酸銅為白色固體，吸水后變?yōu)樗{色．
【實驗設(shè)計】經(jīng)過討論，同學們設(shè)計用如圖2所示裝置進行實驗探究．

【實驗步驟】
①檢查整套裝置的氣密性；     
②把相關(guān)的試劑放入對應的儀器內(nèi)；
③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內(nèi)；
④一段時間后，在P處放置一根帶火星的木條，觀察現(xiàn)象．
注意：大理石與稀鹽酸制取的CO₂還會含有一定量的水蒸氣，但整個實驗過程中不考慮稀鹽酸的揮發(fā)和空氣對實驗的影響．
【實驗現(xiàn)象】
①帶火星的木條復燃；  ②無水硫酸銅沒有變藍色；  ③飽和的澄清石灰水變渾濁．
【實驗分析】①B裝置內(nèi)盛放的試劑是

濃硫酸

；②D裝置燒杯內(nèi)澄清石灰水變渾濁的原因可能是

Na₂O₂和CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體

，也可能是空氣中的CO₂與澄清石灰水反應生成了難溶物使澄清石灰水變混濁．
【實驗結(jié)論】①Na₂O₂和CO₂反應產(chǎn)生的一種氣體，使圖1中的棉花滿足了燃燒的一個條件．
②Na₂O₂和CO₂反應過程中伴隨能量變化，使圖1中的棉花滿足了燃燒的另一個條件．
【拓展提高】①Na₂O₂和CO₂反應除生成一種氣體外，還生成了一種固體，學生甲認為生成的固體是NaOH，學生乙認為是Na₂CO₃，同學們經(jīng)思考后認為甲同學的猜想是錯誤的，理由是

反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH

．
②寫出Na₂O₂和CO₂反應的化學方程式

2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂

．
【定量探究】有一包久置的過氧化鈉粉末，現(xiàn)已證明因其保存不當導致完全變質(zhì)成為NaOH和Na₂CO₃的混合物，同學們稱取了13.25g樣品，加入足量稀鹽酸，并將產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、烘干后稱得其質(zhì)量為10g，試計算：樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析：根據(jù)滅火的原理，滅火的方法如下：（1）清除可燃物或使可燃物與其他物品隔離；（2）隔絕氧氣（或空氣）；（3）使溫度降到著火點以下．
燃燒的條件：（1）可燃物；（2）與氧氣（或空氣）充分接觸；（3）達到可燃物燃燒所需的最低溫度（也叫著火點）．棉花燃燒，必須符合這三個條件，而Na₂O₂和CO₂反應生成了O₂，同時放出熱量，滿足了棉花燃燒的條件．對于甲乙同學的猜想，可根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行解答．根據(jù)題中信息可分析出Na₂O₂和CO₂反應生成了O₂和碳酸鈉，由此可寫出化學方程式．

解答：解：（1）蠟燭由下往上依次熄滅，說明二氧化碳具有密度比空氣大，不能燃燒也不支持燃燒的性質(zhì)．
 （2）可燃物燃燒需滿足與氧氣（或空氣）充分接觸和達到溫度達到著火點．
【實驗分析】干燥二氧化碳可用濃硫酸，因此B裝置內(nèi)盛放的試劑是濃硫酸；澄清石灰水變渾濁只有兩種可能，一是與二氧化碳反應了，二是溫度發(fā)生變化，石灰水中的溶質(zhì)從溶液中析出了．而D裝置沒有二氧化碳發(fā)生反應，顯然是由于Na₂O₂和A裝置產(chǎn)生的CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體而使燒杯內(nèi)澄清石灰水變渾濁．
【拓展提高】①反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH．
②Na₂O₂和CO₂反應，反應物中中含有Na、C、O三種元素，不含有氫元素，故生成物中不可能有NaOH．化學方程式的書寫需注意配平．
【定量探究】根據(jù)質(zhì)量守恒定律碳酸鈣中碳元素的質(zhì)量就是碳酸鈉中碳元素的質(zhì)量．碳酸鈣中碳元素的質(zhì)量為：10g×

12

100

×100%=1.2g．
所以碳酸鈉的質(zhì)量為：1.2g÷

12

106

=10.6g
因此樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為：

10.6g

13.25g

×100%=80%．
故答案為：（1）CO₂密度比空氣大，CO₂不能燃燒也不支持燃燒的性質(zhì)．
（2）與氧氣接觸；溫度達到著火點；
【實驗分析】濃硫酸；Na₂O₂和CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體．
【拓展提高】①反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH；
②2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【定量探究】80%．

點評：此類試題是依據(jù)實驗現(xiàn)象，運用調(diào)查、查閱資料等方式搜集解決問題的證據(jù)，并對所搜集的證據(jù)和獲得的信息進行簡單的加工與整理，通過分析比較、分類概括等方法，尋找現(xiàn)象與證據(jù)之間的聯(lián)系，從而得出正確的結(jié)論并對結(jié)論做出正確的解釋．考查學生的信息獲取與加工、知識歸納與遷移、現(xiàn)象分析與推理能力等，是探究題的重要組成部分和考查重點．