Question

5．“神州六号”飞船的成功发射是我国航天事业的又一里程碑．金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na₂O₂）在常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验．

（1）A装置中所发生反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
实验室确定气体发生装置时应考虑的因素是反应物的状态和反应条件；检查A装置的气密性的方法是：将A装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水至液面高出漏斗颈的下端管口，若能观察到漏斗颈中形成一段稳定的水柱现象，即可证明装置不漏气．
（2）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是C装置处的澄清石灰水变浑浊．
（3）用向上排空气法收集氧气，并用带火星的木条放在集气瓶口检验氧气是否收集满，这是利用了氧气的哪些性质？
（4）常温下水也能与Na₂O₂反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式．若要检验干燥的二氧化碳能否与过氧化钠反应生成氧气，以上实验装置应如何改进？
（5）某潜水艇上有4人，如果每人每小时消耗的氧气在某温度和压强条件下体积为50L，则该潜水艇中每天需要过氧化钠多少千克？（已知：在上述温度和压强条件下氧气的密度为1.5g/L）

Answer 1

分析 （1）书写碳酸钙与盐酸反应的化学方程式即可，气体发生装置的选择一般依据反应物的状态和条件；向试管中加入水如果装置不漏气，容器内的气压会不断变大．
（2）C中的澄清石灰水可以证明有无二氧化碳存在；
（3）收集气体的方法是利用的气体的物理性质，验满是利用的氧气的助燃性
（4）方程式可利用信息书写；二氧化碳通入B装置前要进行干燥处理
（5）根据化学方程式的计算解决，先要对消耗的氧气进行体积与质量的转化，再利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂求过氧化钠的质量

解答 解：（1）书写碳酸钙与盐酸反应的化学方程式即可，气体发生装置的选择一般依据反应物的状态和条件；向试管中加入水如果装置不漏气，容器内的气压会不断变大，这样会形成一段水柱而不下降
故答案为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；反应物的状态和反应条件等；漏斗颈中形成一段稳定的水柱（或液面不再下降）等；
（2）C是证明有无二氧化碳的装置，只要石灰水变浑浊就有二氧化碳存在，否则没有
故答案为：C装置处的澄清石灰水变浑浊；
（3）收集气体的方法是利用的气体的物理性质，向上排空气法是因为密度比空气大，验满是利用的氧气的助燃性，看集气瓶口带火星木条是否复燃
故答案为：氧气的密度比空气大，氧气能支持燃烧（有助燃性）
（4）方程式可利用信息书写；实验需要干燥二氧化碳则需加入一个干燥装置，在A、B或B、C之间均可
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
在A、B装置之间和B、C装置之间增加气体干燥装置（或盛有浓硫酸的洗气瓶）等
（5）解：50L氧气的质量为：50L×1.5g/L=75g
该潜水艇中每天消耗氧气的质量为：4×24×75g=7200g即7.2kg
设该潜水艇中每天需要过氧化钠的质量为X．
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                 32
X                   7.2kg
$\frac{156}{X}=\frac{32}{7.2kg}$
X=35.1kg
答：该潜水艇中每天需要过氧化钠35.1kg．

点评 本考点属于实验探究题，考查了二氧化碳与过氧化钠的有关性质和变化的规律，还考查了反应装置的选择、气体的除杂和干燥，以及化学方程式的书写，综合性比较强．既有实验过程的探究，又有结论的探究．本考点主要出现在实验题中．