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18、过氧化钠(Na2O2)是一种化学性质活泼的淡黄色固体,在通常状况下能跟许多物质发生化学反应.例如:2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑;2Na2O2+4HCl═4NaCl+2H2O+O2↑;2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑
为了验证CO2与Na2O2反应产生的气体是O2,设计了如图的实验装置.试回答:

(1)设计A、B装置的目的是净化导入的CO2.其中①A装置的具体作用是
除去CO2中所含的氯化氢气体
,其瓶内液体可能是
饱和NaHCO3溶液
,所发生反应的化学方程式是
NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑
;
②B装置的作用是
除去A瓶中导出的CO2中的水蒸气
,其瓶内液体应是
浓硫酸
;
③如将A、B两瓶内所盛的液体互换,直接的后果是
从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气
.
(2)C装置的具体作用是
除去反应后导出气体中残余的CO2
,其瓶内液体应是
NaOH溶液
,所发生反应的化学方程式是
2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
.
(3)为了确证CO2与Na2O2反应产生的气体是氧气,最后还要采用的验证实验操作是
将带火星的木条放在导管口,木条复燃
.
(4)如测定盛有Na2O2的反应容器经过反应其总质量增加ag,则产生的氧气的质量为
4a/7
;在标准状况下,氧气密度为1.43g/L,若氧气在水(液体)中溶解的量可以忽略不计,此实验中可能收集到的氧气体积为
0.4a
L.
分析:为了验证CO2与Na2O2反应产生的气体是O2,又因为Na2O2与水、HCl都能反应产生氧气,因此气体通过Na2O2前必须先将水、HCl都除去,即分别通过浓硫酸和饱和NaHCO3溶液.气体通过饱和NaHCO3溶液时会带出水蒸气,因此先除去HCl,后除去水蒸气.如将A、B两瓶内所盛的液体互换,直接的后果是从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气.氧气的检验方法是用带火星的木条看是否复燃,为了确证CO2与Na2O2反应产生的气体是氧气需将带火星的木条放在导管口.根据2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑可知,反应装置实际增加的量为88-32=56,又根据氧气的相对原子质量为32,设生成氧气的质量为X,根据题意得:56:32=a:x,解得X=4a/7g,想求氧气的体积根据公式,体积=$\frac{质量}{密度}$,计算出氧气的体积为0.4aL.
解答:解:为了验证CO2与Na2O2反应产生的气体是O2,又因为Na2O2与水、HCl都能反应产生氧气,因此气体通过Na2O2前必须先将水、HCl都除去,即分别通过浓硫酸和饱和NaHCO3溶液.气体通过饱和NaHCO3溶液时会带出水蒸气,因此先除去HCl,后除去水蒸气.如将A、B两瓶内所盛的液体互换,直接的后果是从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气.氧气的检验方法是用带火星的木条看是否复燃,为了确证CO2与Na2O2反应产生的气体是氧气需将带火星的木条放在导管口.
故答案为:(1)①除去CO2中所含的氯化氢气体饱和NaHCO3溶液NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑;②除去A瓶中导出的CO2中的水蒸气浓硫酸;气体通过饱和NaHCO3溶液时会带出水蒸气,因此先除去HCl,后除去水蒸气.③从B瓶中导出的CO2仍有水蒸气(2)除去反应后导出气体中残余的CO2NaOH溶液2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O(3)将带火星的木条放在导管口,木条复燃(4)4a/70.4a
点评:综合实验是将基本仪器、基本操作、气体制备、物质的检验、除杂质、化学反应、计算等综合到一起,在解题时注意弄清楚实验的思路,即实验的目的是什么,目的是如何实现的,需要进行哪些操作,实验过程中产生了哪些现象,从这些现象中能得到哪些结论等.
练习册系列答案
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25、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
CO2密度比空气大
、
CO2不能燃烧也不支持燃烧
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:
与氧气接触
、b:
温度达到着火点
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和CO2能发生化学反应.
2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,小组同学设计了如下图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,B装置可除去二氧化碳气体中混有的水蒸气.
[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:
实验前在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型管左右形成液面差,且液面差保持不变则说明气密性良好.

②D装置的烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因是
Na2O2和CO2反应放出热量,使石灰水温度升高,氢氧化钙的溶解度减小,析出氢氧化钙固体
.
[得出结论]: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“饱和的澄清石灰水变浑浊”说明Na2O2和CO2反应将
化学能
转化为热能,使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件.
[拓展提高]:①Na2O2和CO2反应除生成一种气体外,还生成了一种固体,小明认为生成的固体是NaOH,小红认为是Na2CO3,同学们经过思考后认为
小明
同学的猜想是错误的,理由是:
反应前后元素种类不变,反应物中没有氢元素所以不能生成NaOH
.
②Na2O2和CO2反应的化学方程式是
2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
.
23、呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠(Na2O2)作为供氧剂.下面是兴趣小组同学围绕过氧化钠进行的一系列探究,请你参与到其中.
【查阅资料】过氧化钠在常温下能与水反应生成NaOH和O2,与CO2反应产生Na2CO3(Na2CO3溶液呈碱性)和O2.
【设计实验】兴趣小组同学通过右图装置探究CO2与Na2O2的反应.实验过程如下:
(1)测定过氧化钠样品中过氧化钠的纯度.
用上图装置通过测定产生的氧气的体积,从而测定过氧化钠样品中过氧化钠的纯度,则装置中B瓶的作用是
除去未反应的CO2
,若没有B瓶,则测出的过氧化钠在样品中的质量分数
偏大
(填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)检验U型管中反应后剩余固体的成分.
A.【对固体的猜想】
猜想Ⅰ.全部是Na2CO3;
猜想Ⅱ.
是碳酸钠和过氧化钠的混合物
.
B.【实验和推断】

(1)步骤②所需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和
漏斗
,玻璃棒在步骤①中的作用是
加速溶解
.
(2)步骤③说明白色固体A是
Na2CO3
(填化学式),产生白色沉淀的化学方程式是
Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
.
(3)若现象a没有明显变化,则猜想
Ⅰ
成立.猜想Ⅱ成立,现象a是
无色酚酞试液变红色
.
【反思与拓展】①Na2O2与CO2反应的化学方程式是
2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
.
②过氧化钠作潜水艇的供氧剂的优点是
在常温下反应(或能吸收人呼出的CO2等)
(答一点).

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