Question

氧气是人体生命所必需的，在一般情况下，人可以呼吸空气中的氧气，但在特殊情况下，如在核潜艇里工作的人员，如何获得氧气呢？研究表明用“金属过氧化物处理系统”使氧“再生”具有良好的实际应用价值．已知：淡黄色的过氧化钠固体在常温下即能与二氧化碳反应生成氧气，反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（1）你认为用这种方法制氧气的优点是；
（2）小明欲探究过氧化钠吸收和释放的气体之间体积关系以及反应的热效应，设计实验如下，请回答下列相关问题：
①简述检查装置气密性的方法；
②向U形管内盛装过量的Na₂O₂药品，注射器中为二氧化碳气体，连接好装置．药品为什么需过量；
③缓缓推动注射器A活塞，片刻，可以观察到温度计液柱明显上升，
说明反应（填“吸热”或“放热”），同时还可以观察到固体粉末发生变化的现象是；
（3）小红同学通过查阅资料了解到Na₂O₂还能与水反应，化学方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．于是她根据这一原理设计了一种测定Na₂O₂的纯度的方法：①称取20g样品于一只质量为45g的锥形瓶中；②一次性加入20mL蒸馏水后将锥形瓶放置在电子天平上，观察显示数字的变化，并记录（数据见下表）；③进行计算．

时间/s		60	120	180	240	300
天平示数/g	85.00	83.82	82.43	82.15	81.80	81.80

a．从上表数据判断，秒时已经反应完全；
b．请你帮小红同学计算此样品中Na₂O₂的纯度为（不需要写出计算过程）．
（4）Na₂O₂露置在空气中容易发生变质，如何检验已经变质，简述实验方法、现象和结论．．

Answer 1

【答案】分析：（1）在特殊情况下，核潜艇里工作的人员利用淡黄色的过氧化钠固体在常温下即能与二氧化碳反应生成氧气，这也体现出此方法制氧气的优点；
（2）①根据装置特点探究装置气密性的检查方法；②向U形管内盛装过量的Na₂O₂药品，注射器中为二氧化碳气体，连接好装置，根据特殊情况下，核潜艇里工作的人员生活情况探究药品为什么需过量；③由温度计显示此反应放出热量，同时还可以观察到淡黄色的固体粉末逐渐变为白色．
（3）a．仔细观察上表数据即可判断20gNa₂O₂与20mL水反应的时间；b．根据表中数据计算出生成的氧气的质量，再根据Na₂O₂与水反应的化学方程式计算此样品中Na₂O₂的纯度为；
（4）根据Na₂O₂露置在空气中能与二氧化碳反应生成碳酸钠发生变质，设计实验，验证Na₂O₂是否变质．
解答：解：（1）在特殊情况下，核潜艇里工作的人员利用淡黄色的过氧化钠固体在常温下即能与二氧化碳反应生成氧气，用这种方法制氧气的优点是：常温下进行，节约能源、消耗人呼出的二氧化碳；
（2）①检查装置气密性的方法：推动A注射器的活塞，则B中活塞向右移动则气密性良好；
②向U形管内盛装过量的Na₂O₂药品，注射器中为二氧化碳气体，连接好装置，根据特殊情况下，核潜艇里工作的人员生活情况分析药品过量的原因：确保二氧化碳完全反应，得到纯净的氧气；
③由温度计显示此反应放出热量，说明此反应为放热反应，同时还可以观察到淡黄色的固体粉末逐渐变为白色的现象．
（3）a．仔细观察上表数据即可判断20gNa₂O₂与20mL水完全反应的时间是240秒；b．根据表中数据计算出生成的氧气的质量是85g-81.8g=3.2g，再根据Na₂O₂与水反应的化学方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．计算此样品中Na₂O₂的纯度为：78%．
（4）Na₂O₂露置在空气中容易发生变质，反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．简述用实验方法检验其变质的过程：取样品少许于试管中，加入稀盐酸，若产生气体，通入石灰水，石灰石变浑浊，说明已变质．
故答案为：
（1）常温下进行，节约能源、消耗人呼出的二氧化碳；
（2）①推动A注射器的活塞，则B中活塞向右移动则气密性良好；②确保二氧化碳完全反应，得到纯净的氧气；③放热，淡黄色变为白色．
（3）240，78%；
（4）取样品少许于试管中，加入稀盐酸，若产生气体，通入石灰水，石灰石变浑浊，说明已变质．
点评：此题探究过氧化钠固体在常温下与二氧化碳反应原理、现象、用途等知识点，涉及知识面很广，探究问题较多，是锻炼学生能力的一道不可多得的好题．