Question

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体。在一次科技活动中，某化学兴趣小组的同学将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1的实验装置中，当倾倒二氧化碳时，发现了                             现象；同时也惊奇地发现棉花团燃烧了起来。


【提出问题】棉花团为什么会燃烧起来呢？
【查阅资料】
（1）在常温下Na₂O₂能和CO₂反应生成一种气体和碱性物质。
（2）在常温下Na₂O₂能和水发生反应： 2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
（3）无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色。
【设计实验】经过讨论后，小组同学设计了如图2的实验进行探究。
【实验步骤】
①检查整套装置的气密性；
②把相关的试剂放入对应的仪器内（D装置的U型管内放有足量的Na₂O₂固体，烧杯内盛有饱和的澄清石灰水），并按图2组装整套实验仪器；
③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；
④一段时间后，在P处放置一根带火星的小木条，观察现象。
注：整个实验中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响。

【实验现象】
①无水硫酸铜                  ；②带火星的小木条复燃；③                    。
【实验分析】
（1）“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应生成了          ；实验现象③说明该反应放出了热量；同时棉花团是可燃物，棉花团因为同时满足燃烧所需的三个条件，所以燃烧起来了。
（2）请你写出Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式                                               
【拓展提高】
同学们在实验室发现一瓶放置了较长时间的过氧化钠粉末，已知发生了部分变质，同学们取3.00g变质粉末决定探究其中的成分及其质量。
【提出问题】变质的过氧化钠粉末中有哪些成分，它们的质量是多少？
【猜想与假设】（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……
【设计实施方案】

实验步骤	实验现象
①取15 g变质粉末于一支大试管内，加入适量的水，共收集到1.6g气体,然后用带火星木条检验生成的气体。	固体完全溶解，有气泡产生，带火星的小木条复燃
②继续向上述试管中加入足量的石灰水，充分反应。	有白色沉淀生成
③将②中物质过滤，得到滤渣，将其洗涤、干燥并称量，得固体5g。

 
【解释与结论】同学们经过认真计算分析，确定了粉末中含有的成分及质量
计算过程：
【反思与评价】
（1）实验室在保存过氧化钠时应注意密封保存。
（2）有同学提出把第②步实验中足量的石灰水改为足量氯化钙溶液，至沉淀不再生成时过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若液体变红，则证明原粉末中有NaOH。你认为该方案是否合理并说明理由                                               

Answer 1

蜡烛自下而上依次熄灭（答案合理即可）
【实验现象】①不变蓝色；  ③澄清石灰水变浑浊。
【实验分析】（1）O₂  （2）2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂  
【猜想与假设】Na₂O₂、Na₂CO₃（多写或漏写均扣1分）
【解释与结论】m(Na₂O₂)=7.8g（1分）  m(Na₂CO₃)=5.3g（1分）  m(NaOH)=1.9g（1分）
【反思与评价】不合理，因为过氧化钠与水反应也能生成氢氧化钠，也能使无色酚酞试液变红，所以，不能证明原粉末中有NaOH。

试题分析：由于二氧化碳不可燃也不支持燃烧，且二氧化碳的密度比空气大，故可见烧杯内的蜡烛，会自下而上依次熄灭。
【实验现象】①由于浓硫酸具有吸水性，故经过装置B的气体中一定不含水，所以无水硫酸铜不会变蓝色；
③根据下面的实验分析——“实验现象③说明该反应放出了热量”判断， 由于反应放出热量，故溶液温度会升高，而氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，故饱和的石灰水中会有溶质的析出，即澄清石灰水变浑浊。
【实验分析】（1）由实验现象②带火星的小木条复燃可知，Na₂O₂和CO₂反应生成了O₂； 
（2）根据题意，在常温下Na₂O₂能和CO₂反应生成一种气体（O₂）和碱性物质，再结合质量守恒定律中的元素守恒可知，该碱性物质中一定含有钠、碳元素，可能含有氧元素，故该碱性物质为碳酸钠，则该反应的化学方程式为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂； 
【猜想与假设】（2）根据上面的分析可知，Na₂O₂能与空气中的二氧化碳反应生成Na₂CO₃和氧气，所以部分变质的过氧化钠粉末中可能含有Na₂O₂、Na₂CO₃；
【解释与结论】根据用带火星木条检验生成的气体，结果带火星的小木条复燃，说明加水后反应生成了氧气，且氧气质量为1.6g，则根据生成氧气的质量，可计算出未变质的过氧化钠的质量；再根据加入足量的石灰水，充分反应后有白色沉淀生成，可知变质的粉末中含有碳酸钠，且根据生成碳酸钙沉淀的质量（5g），可计算出变质生成的碳酸钠的质量；最后，用总质量减去过氧化钠质量，再减去碳酸钠的质量就是氢氧化钠的质量。
解，设要生成1.6g氧气，需参加反应的过氧化钠的质量为X，
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156              32
X                1.6g
156：32=X：1.6g
解得，X=7.8g
设要生成5g碳酸钙沉淀，需要碳酸钠的质量为Y，
Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2NaOH
106           100
Y             5g
106:100="Y:5g"
解得Y=5.3g
所以,混合物中含有氢氧化钠的质量=15g-7.8g-5.3g=1.9g。
【反思与评价】不合理，因为向滤液中滴加无色酚酞试液，若液体变红，不能证明原粉末中就有NaOH，因为过氧化钠也能与水反应，生成氢氧化钠，所以不能说明原来是否存在氢氧化钠。
点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。