Question

【題目】小明發(fā)現(xiàn)一種淡黃色的粉末可以用于殺菌、消毒和漂白，于是想探究該固體的成份。

（提出問題）該淡黃色固體的化學成份是什么？

（查閱資料）

（1）硫單質是一種淡黃色固體，難溶于水，在空氣中點燃硫單質，生成一種無色、有刺激性氣味的氣體。

（2）過氧化鈉（Na2O2）是一種淡黃色固體，能與水反應，生成氣體并放出大量的熱。

（設計實驗方案）

方案一：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩并觀察現(xiàn)象。

方案二：在燃燒匙里放少量該固體，在酒精燈上加熱，觀察現(xiàn)象。

比較以上兩方案，你認為的最佳方案是_____（填“方案一”或“方案二”），理由是_____。

（實驗驗證并得出結論）

小明向盛有少量該固體的試管中加入2mL水，立刻觀察到有無色氣泡產(chǎn)生，并且驗證出該反應同時生成了氫氧化鈉（NaOH），確定該淡黃色粉末為過氧化鈉（Na2O2）。

小明還想對生成的氣體成分進行判斷，他提出了以下三種假設：

A 該氣體是CO2 B 該氣體是O2 C 該氣體是H2

①同學們首先一致認為上述假設中的_____（填“A”或“B”或“C”）肯定不合理，理由是_____。

②通過查閱資料，同學們又得知：在化學反應中，有元素化合價升高，就必然有元素化合價降低。于是通過小組討論，大家一致認為上述假設中的_____（填“A”或“B”或“C”）肯定也不合理。

③同學們用圖1裝置（裝置氣密性良好）進行實驗檢驗，驗證了上述分析的合理性：

他們的方法是：打開活塞使水流入試管，將帶火星的木條放在導管_____（填“a”或“b”）處，發(fā)現(xiàn)木條復燃，說明生成的氣體是氧氣。

④小佳同學待試管內固體完全溶解且不再有氣泡產(chǎn)生后，往試管內加入少量二氧化錳，又立即產(chǎn)生大量氣泡，由此可知過氧化鈉與水反應后的溶液中含有過氧化氫，寫出過氧化氫在二氧化錳催化下的符號表達式：_____。

⑤小王同學用圖2裝置，測量生成氧氣的體積：測量氣體體積讀數(shù)時，必須待試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫時才能進行，因此應選用圖2裝置中的B裝置，原因是_____。

（交流與反思）

⑥下列關于Na2O2說法不正確的是_____（填字母序號）。

a. Na2O2中氧元素的化合價是-1價

b. Na2O2必須密封保存

c.當放有Na2O2的空間里發(fā)生火災后可用水撲滅

（定量計算）

進一步查閱資料可知：在潛水艇中常用過氧化鈉（Na2O2）來吸收官兵呼出的二氧化碳氣體，生成碳酸鈉并產(chǎn)生氧氣，供給人的呼吸，其反應的符號表達式為：Na2O2+CO2→Na2CO3+O2

⑦過氧化鈉的相對分子質量為_____；

③15.6克過氧化鈉全部與二氧化碳反應產(chǎn)生的碳酸鈉（Na2CO3）的質量為_____克。

Answer 1

【答案】方案一 操作簡單、無污染，現(xiàn)象明顯 A 根據(jù)質量守恒定律，化學反應前后元素的種類不變，反應前只有鈉、氧、氫三種元素，無碳元素，所以生成的氣體不可能是二氧化碳 C a B中的水能夠充分冷卻氧氣，否則結果偏小 c 78 21.2g

【解析】

設計實驗方案：方案一較好，因為方案二在燃燒匙里放少量該固體，在酒精燈上加熱，如果該固體物質是硫，硫會和氧氣反應生成二氧化硫，二氧化硫會污染空氣，而且該操作比較復雜，而方案一取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，硫不溶于水，也不與水反應，過氧化鈉和水反應產(chǎn)生氣泡，該操作簡單、環(huán)保，現(xiàn)象明顯，故最佳方案是方案一，理由是操作簡單、無污染，現(xiàn)象明顯；

實驗驗證并得出結論：A①根據(jù)質量守恒定律，化學反應前后，元素的種類不變，反應前，只有鈉元素、氧元素、氫元素，無碳元素，故該氣體不可能是CO2，故上述假設中的A肯定不合理，理由是根據(jù)質量守恒定律，化學反應前后元素的種類不變，反應前只有鈉、氧、氫三種元素，無碳元素，所以生成的氣體不可能是二氧化碳；

②在化學反應中，有元素化合價升高，就必然有元素化合價降低。如生成的氣體是氫氣，過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣，氧元素由-1價變?yōu)?2價，化合價降低，鈉元素化合價不變，則氫元素由+1價變?yōu)?，化合價降低，無化合價升高，故上述假設中的C肯定也不合理；

③打開活塞使水流入試管，將帶火星的木條放在導管a處，發(fā)現(xiàn)木條復燃，說明生成的氣體是氧氣；

④過氧化氫在二氧化錳催化下的符號表達式：；

⑤應選用圖2裝置中的B裝置，原因是B中的水能夠充分冷卻氧氣，否則結果偏小。

⑥a 根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為零，鈉元素的化合價為+1價，故氧元素的化合價為-1價，不符合題意；

b Na2O2會和空氣中的水蒸氣和二氧化碳反應，故應密封保存，不符合題意；

c Na2O2會和水發(fā)生反應，故不能用水滅火，符合題意。

故選c。

⑦過氧化鈉的相對分子質量為：23×2+16×2=78；

⑧設生成碳酸鈉的質量為x克

x=21.2g

所以，生成碳酸鈉的質量為21.2g。