Question

10．过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人类呼吸之用．它与二氧化碳反应的化学方程式为 2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和1.95g过氧化钠样品为原料，制取O₂，设计出如下实验装置：

（1）A中制取CO₂的装置，从下列图①、②、③中选哪个图最好：②

B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色．为了检验E中收集到的气体，在取出集气瓶后，用用带火星的木条伸入集气瓶内，木条会出现复燃．
（2）若E中的石灰水出现出现轻微白色浑浊，请说明原因：未反应的二氧化碳与石灰水反应所致．
（3）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL，又知氧气的密度为1.43g/L，当装置的气密性良好的情况下，实际收集到的氧气体积比理论计算值小（填“大”或“小”），相差约30mL（取整数值，所用数据均在标准状况下测定）．
（4）你认为上述A-E的实验装置中，E部分是否安全、合理？E是否需要改为下列四项中的哪一项：不安全，不合理；乙．（用甲、乙、丙、丁回答）

Answer 1

分析 以足量的大理石、足量的盐酸和1.95g过氧化钠样品为原料，制取O₂，大理石、足量的盐酸反应生成二氧化碳，不需要加热，所以A选择装置②，通过碳酸氢钠溶液吸收挥发出的氯化氢，通过无水硫酸钙干燥后进入在综D合过氧化钠反应，生成的氧气用排饱和石灰水方法收集，同时除去少量剩余的二氧化碳；
（1）实验室用碳酸钙和稀盐酸反应制备二氧化碳，反应无需加热，且反应需要较多二氧化碳，应用②装置制备；实验中要依次进行除杂、干燥收集等操作；
（2）二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀；
（3）如过氧化钠完全反应，则E中产生大量沉淀，且产生倒吸；
（4）根据过氧化钠的质量可以生成氧气的体积，理论生成气体的体积-实际氧气的体积=差值；
（5）根据是否能产生倒吸现象判断是否合理、安全；根据实验密度选择装置．

解答 解：（1）该反应的药品是固体和液体，且不需加热，所以所需装置为固液混合不加热型，所以排除①；③中只能制取少量二氧化碳而不能制取大量二氧化碳，所以排除③，故选②；
大理石和盐酸的反应是放热反应，盐酸具有挥发性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氢气体、水蒸气，氯化氢和碳酸氢钠能反应生成二氧化碳，所以B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，除去HCl气体；
二氧化碳和碳酸氢钠不反应，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变蓝色，所以C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色；
过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气，氧气能使带火星的木条复燃，检验时，可用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气，
故答案为：②；吸收A装置中产生的盐酸酸雾；白色固体变蓝色；用带火星，复燃；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若E中石灰水出现轻微白色浑浊，说明未反应的二氧化碳与石灰水反应所致，
故答案为：未反应的二氧化碳与石灰水反应所致；
（3）1.95g过氧化钠完全反应生成氧气的体积为v．
2Na₂O₂～～～～O₂；
2mol       22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$    V
V=0.28L=280mL＞250mL，所以实际收集到的氧气体积比理论计算值小，280mL-250mL=30mL；
原因是Na₂O₂可能含有其它杂质；D装置可能有氧气未被排出，
故答案为：小；30；
（4）E装置容易产生倒吸现象，所以不安全、不合理，所以需要改进；饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，乙试管中进气管较长，二氧化碳能充分和饱和石灰水反应，丙试管中进气管较短，导致二氧化碳和饱和石灰水反应不充分，且随着气体的进入，试管中的液体被排到水槽中，故选乙．
故答案为：不安全，不合理；乙．

点评 本题以钠的化合物为载体综合考查学生的分析能力和实验能力，为高频考点，注意把握实验的原理和注意事项，结合物质的性质把握实验，难度中等．