Question

某实验小组对“载人宇宙飞船或潜水艇中一般都要安装盛放过氧化钠（Na₂O₂）颗粒的装置”感到非常好奇，设计实验进行探究．
【提出问题】过氧化钠是否为一种制氧剂？与人呼出的哪种气体发生反应？
【查阅资料】人呼出的气体中主要成分是N₂、O₂、CO₂和水蒸气等．
【提出猜想】过氧化钠与人呼出的N₂或CO₂或水蒸气反应并生成氧气．
【进行实验】
实验Ⅰ：验证过氧化钠与氮气反应并生成氧气．
（1）实验操作如图1所示．
（2）实验现象及结论：观察到

燃着木条熄灭

现象，判断过氧化钠与氮气没有发生反应．
实验Ⅱ：验证过氧化钠与水蒸气反应并生成氧气．
（1）同学们在老师的指导下设计了如图2所示装置．其中A装置的作用是

提供水蒸气

，发生的变化是

物理

变化．
（2）实验现象及结论：带火星的木条复燃；过氧化钠与水蒸气发生反应并生成氧气．
实验Ⅲ：验证过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气．
（1）同学们在老师的指导下设计了如上图3所示装置．
（2）实验记录

实验操作		主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性． 向装置中加入药品．		装置的气密性良好．
②	打开分液漏斗活塞，向A装置中缓慢加入稀盐酸．	A装置中观察到的现象有 产生气泡，大理石逐渐溶解 ，C装置中有气泡出现．	A装置中发生反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ ； C装置作用是 吸收二氧化碳，净化氧气 ．
③	一段时间后用带火星的木条在D内进行检验．	带火星的木条 复燃 ．	过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气．

【实验反思】
（1）根据实验Ⅱ和Ⅲ，过氧化钠与二氧化碳或水蒸气反应后，还产生了另一种物质，该物质是

化合物

（填“单质”或“化合物”）．
（2）某同学对实验Ⅲ的设计提出疑问：该实验不能证明二氧化碳与过氧化钠确实发生了反应，你认为他的理由是

二氧化碳中混有水蒸气，而水蒸气与过氧化钠反应也生成氧气

．
（3）图3中C装置中的氢氧化钠溶液能否用澄清石灰水代替，说明你的理由？

不行，因为石灰水微溶于水，是稀溶液，很难把反应生成的氧气中的残留二氧化碳吸收干净

．

Answer 1

分析：【进行实验】实验Ⅰ：（2）如果过氧化钠与氮气发生反应生成氧气，则燃着的木条燃烧更旺，若不反应，则燃着的木条熄灭；
实验Ⅱ：（1）根据实验目的及题意分析判断；根据有无新物质是否生成判断物质的变化；
实验Ⅲ：（2）②根据大理石和稀盐酸反应生成二氧化碳气体判断反应现象，并据反应原理书写方程式，氢氧化钠溶液可与二氧化碳反应被吸收，氧气能使带火星的木条复燃；
【实验反思】（1）根据质量守恒定律判断元素的种类守恒进行解答；
（2）根据生成的二氧化碳中混有水蒸气，而水蒸气与过氧化钠反应也生成氧气进行解答；
（3）根据氢氧化钙的溶解性分析解答．

解答：解：【进行实验】实验Ⅰ：（2）如果过氧化钠与氮气发生反应生成氧气，则燃着的木头燃烧更旺，如没反应，则燃着的木条熄灭；
实验Ⅱ：（1）由题意知，A装置是把水加热至沸腾产生水蒸气，所以A装置的作用是提供水蒸气，液态的水变成水蒸气没生成新物质，是物理变化；
实验Ⅲ：（2）②大理石和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，所以反应现象时有气泡产生，同时大理石逐渐减小反应方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；C装置作用是除去没反应掉的二氧化碳，能收集到较纯的氧气；根据实验结论：过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气，所以带火星的木条复燃；
【实验反思】（1）根据质量守恒定律，反应物过氧化钠与二氧化碳或水蒸气反应后除了生成氧气，另一种物质中一定还含有钠、碳或氢元素，所以一定为化合物；
（2）因为生成的二氧化碳中混有水蒸气，而水蒸气与过氧化钠反应也生成氧气，故应先干燥二氧化碳，再和过氧化钠反应；
（3）C装置中的氢氧化钠溶液是为了吸收二氧化碳，不能用澄清石灰水代替，因为氢氧化钙微溶于水，石灰水是稀溶液，很难把反应生成的氧气中的残留二氧化碳吸收干净；
故答案为：【进行实验】
实验Ⅰ：（2）燃着木条熄灭
实验Ⅱ：（1）提供水蒸气、物理
实验Ⅲ：（2）

实验操作		主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性． 向装置中加入药品．		装置的气密性良好．
②	打开分液漏斗活塞，向A装置中缓慢加入稀盐酸．	A装置中观察到的现象有 产生气泡，大理石逐渐溶解，C装置中有气泡出现．	A装置中发生反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑； C装置作用是 吸收二氧化碳，净化氧气．
③	一段时间后用带火星的木条在D内进行检验．	带火星的木条 复燃．	过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气

【实验反思】（1）化合物；
（2）二氧化碳中混有水蒸气，而水蒸气与过氧化钠反应也生成氧气；
（3）不行，因为石灰水微溶于水，是稀溶液，很难把反应生成的氧气中的残留二氧化碳吸收干净．

点评：本题以实验探究的形式考查了过氧化钠与二氧化碳的反应，以及反应产物氧气和碳酸钠的检验，解答时可以依据题干提供的信息以及已有的知识进行分析．