Question

30、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的实验中，发现了高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭；同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来．
（1）实验过程中“下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭”的现象说明二氧化碳具有

密度比空气的大

、

不支持燃烧

的性质．
（2）棉花为什么会燃烧呢？小组同学认为棉花要燃烧，除了满足“棉花是可燃物”这一条件，还另需满足a：

棉花充分与氧气接触

、b：

温度必须达到棉花的着火点

两个条件．
[提出问题]：在上述实验中是如何给棉花提供a和b这两个燃烧条件的呢？
[查阅资料]：（1）在常温下Na₂O₂能和CO₂发生化学反应．
（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无水硫酸铜没有变蓝色；②带火星的小木条复燃；
③饱和的澄清石灰水变浑浊．
[实验分析]：①检查整套装置的气密性的方法：

先在U型管内装入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推针筒活塞，若U型管左边液面下降，右边液面上升，并稳定一段时间则

说明气密性良好

．
②C装置无水硫酸铜的作用是

证明CO₂中的水蒸气确实已被除去

．
③D装置的烧杯内饱和的澄清石灰水的作用是

析出氢氧化钙固体，说明Na₂O₂和CO₂反应放出热量

．
[得出结论]：（1）①“小木条复燃”说明Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件；②

③饱和的澄清石灰水变浑浊

（填装置出现的现象）说明Na₂O₂和CO₂反应使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件．
（2） Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，甲认为生成的固体是NaOH，乙认为是Na₂CO₃，同学们经过思考后认为甲同学的猜想是错误的，理由是：

没有水参与反应

．
（3）Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式是

2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑

．
[拓展提高]：现有一包保存不当的过氧化钠粉末，已证明其已完全变质．为探究其成分，有同学设计了以下定性和定量两种实验方案，请你帮助完成下列实验报告．
一、定性方案：

二、定量方案：
称取39.8g样品于一只质量为45g的锥形瓶中，一次性加入20mL蒸馏水后将锥形瓶放置在电子天平上，逐滴滴加溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，观察显示数字的变化，并绘制出混合溶液的质量与所滴入稀硫酸溶液的质量关系曲线（如图）；请你根据曲线计算出粉末中各成分的质量．

Answer 1

分析：（1）探究过氧化钠与二氧化碳反应的产物及有关性质，本题检查装置的气密性是难点，关键是要抓住整套装置的“一头一尾”，检查的方法可以是先在U型管内装入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推针筒活塞，若U型管左边液面下降，右边液面上升，并稳定一段时间则说明气密性良好；对于装置中的药品的作用，要结合实验目的来推断，如：C装置无水硫酸铜的作用就是证明CO₂中的水蒸气确实已被除去（2）定性定量探究部分，产生白色沉淀，生成了碳酸钙，产生了蓝色沉淀，生成了氢氧化铜沉淀，故选用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；计算部分，根据题意列式即可．

解答：解：问题（1）根据蜡烛熄灭的情况，可以比较简单地得出二氧化碳不支持燃烧、密度比空气大的结论．问题（2）要根据物质燃烧的条件，认识到燃烧必须棉花充分与氧气接触、温度必须达到棉花的着火点．为了探究图1实验中是如何给棉花提供这两个燃烧条件的，先通过图2中的A装置制取一定量的二氧化碳，并用浓硫酸吸收二氧化碳气体中混有的水蒸气，再通过“无水硫酸铜没有变蓝色”证明CO2中的水蒸气确实已被除去，到达D装置U型管内的气体是干燥的CO2气体，然后在P处的带火星的小木条复燃，说明Na2O2和CO2反应产生了氧气，可使棉花满足了与氧气充分接触的条件，饱和澄清石灰水中析出氢氧化钙固体，说明Na2O2和CO2反应放出热量，并足以使棉花的温度达到着火点．装置的气密性检查的方法是：先在U型管内装入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推针筒活塞，若U型管左边液面下降，右边液面上升，并稳定一段时间则说明气密性良好．定性定量探究部分，产生白色沉淀，生成了碳酸钙，产生了蓝色沉淀，生成了氢氧化铜沉淀，故选用、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液；计算部分，根据题意列式即可．
故答案为：实验（1）密度比空气大、不支持燃烧；（2）棉花充分与氧气接触、温度必须达到棉花的着火点；[实验分析]：①先在U型管内装入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推针筒活塞，若U型管左边液面下降，右边液面上升，并稳定一段时间则说明气密性良好．②证明CO₂中的水蒸气确实已被除去③若析出氢氧化钙固体，说明Na₂O₂和CO₂反应放出热量[得出结论]：（1）③饱和的澄清石灰水变浑浊（2）没有水参与反应（3）2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑[拓展提高]：一、①CaCl₂溶液②CuCl₂溶液二、根据题意：稀硫酸先与NaOH反应，用掉100g，再Na₂CO₃与反应，用去300g稀硫酸，列式计算：
   关系式：2NaOH--H₂SO₄         Na₂CO₃--H₂SO₄  
            80       98          106     98
            m₁      9.8%×100     m₂  9.8%×300     解之得：m₁=8g    m₂=31.8g  答：略．

点评：本题是探究燃烧的条件，以包有过氧化钠固体的棉花自燃为设计载体，定性、定量研究不纯的过氧化钠的组成．