Question

13．小强同学在化学氧自救器的说明书中看到“人呼出气体中的二氧化碳与自救器药罐中的生氧剂（超氧化钾KO₂）接触能产生氧气后，对自救器内发生的化学反应原理产生了探究欲望．在老师指导下，小强与同学们展开了以下两个实验探究活动，请你参与．
活动Ⅰ：用下图所示的由a、b、c、d组合成的成套装置和有关药品制取并收集氧气．

（1）用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳，则a装置可采用下图中的③（填序号），有关反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．

（2）用c装置中的氢氧化钠溶液吸收未与超氧化钾反应的二氧化碳．请写出氢氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
活动Ⅱ：探究二氧化碳与超氧化钾反应除生成氧气还生成什么其它物质？
【老师提示】二氧化碳与超氧化钾反应的生成物只有两种，其一是氧气，其二是一种化合物．
【作出猜想】二氧化碳与超氧化钾反应生成的化合物到底是哪种物质？小强作出了以下三种猜想：
①是一种酸；     ②是一种碱；     ③是一种碳酸盐．
通过对反应物有关的元素组成的分析，小影同学认为猜想①、②（填序号）一定是错误的，理由是化学反应前后元素的种类不变，反应物的组成中无氢元素故无酸碱生成．
【进行实验】同学们通过以下实验验证小强同学的另一个猜想．

实验步骤	实验现象	实验结论
取适量反应后的固体样品，滴加适量稀盐酸，并将生成的气体通入澄清石灰水中	有大量气泡产生 澄清石灰水变浑浊	猜想③（填序号）是正确的，二氧化碳与超氧化钾反应生成的化合物是碳酸钾（填名称）．

【交流与讨论】（1）小影认为：二氧化碳与超氧化钾反应的化学方程式4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．
（2）小强简述了化学氧自救器能达到氧自救的化学反应原理超氧化钾能吸收呼出气体中的二氧化碳，转化为能供给呼吸的氧气（用语言叙述）．

Answer 1

分析 （1）发生装置主要由反应物的状态和反应条件决定，收集装置主要由气体的密度和溶水性决定；
（2）[作出猜想]
要推断二氧化碳和超氧化钾反应的产物可根据质量守恒定律进行分析判断；
[进行实验]
可根据二氧化碳和超氧化钾反应的生成物---碳酸钾的性质（碳酸钾可与酸反应生成二氧化碳）进行实验设计；
[交流与讨论]
（1）根据二氧化碳和超氧化钾反应的反应物、生成物及方程式的书写方法书写方程式；
（2）根据以上实验探究的现象和结论进行总结

解答 解：（1）反应物的状态是固态和液态，反应条件是常温，应选固-液不加热型的发生装置；大理石的主要成份是碳酸钙，盐酸的溶质是氯化氢气体，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；氧气的密度比空气大，不易溶于水，可用排水法或向上排空气法收集．
 （2）二氧化碳与氢氧化钠反应的产物碳酸钠和水，方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
[作出猜想]
根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变；反应前物质中含钾、碳、氧三种元素，由于反应物中无H元素，而酸和碱中都含有氢元素，所以不可能为酸和碱；
[进行实验]
小强同学的另一个猜想是生成碳酸盐，而碳酸盐的特点是可以与酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的气体，故可向样品中加入稀盐酸并将生成气体通入澄清的石灰水进行鉴定；
[交流与讨论]
（1）二氧化碳与超氧化钾反应的产物K₂CO₃和O₂，方程式是4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；
（2）根据以上实验探究可知二氧化碳和超氧化钾可以反应生成氧气；
答案：（1）③；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑     
（2）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O                           
活动Ⅱ
【作出猜想】①②
二氧化碳与超氧化钾都不含氢元素，根据质量守恒定律，不可能生成含有氢元素的酸与碱（答案合理即可）                            
【进行实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
滴加适量稀盐酸，并将生成的气体通入澄清石灰水中	有大量气泡产生， 澄清石灰水变浑浊	③；碳酸钾

【交流与讨论】
（1）4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；                                                                 
（2）超氧化钾能吸收呼出气体中的二氧化碳，转化为能供给呼吸的氧气．

点评 本道题目看起来比较麻烦，但实际考查的是二氧化碳发生装置的选择、实验室制二氧化碳的原理方程式、氧气收集方法的选择等一些基础性知识．以实验探究的方式考查了方程式的书写、碳酸盐的鉴别、等知识，知识跨度较大，能较好的考查学生的思维能力和对知识的掌握及应用能力；通常推测化学反应中生成物质化学式的重要依据是质量守恒定律，根据化学反应前后元素种类不变进行推断．