Question

过氧化钠在潜水艇中用作制氧剂，供人类呼吸之用．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）过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式为：

 

．
（2）A是制取CO₂的装置，C装置内可能出现的现象是

 

，为了检验E中收集到的气体，采取的操作方法是

 

．
（3）判断D中的1.95g过氧化钠样品是否反应完毕是通过观察E装置中的现象来完成的，你预测样品反应完毕时E装置内有何现象？

 

、

 

．
（4）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL，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约

 

mL（所用数据均在标准状况下测定），可能的原因是

 

．
（5）将16.8g CO₂和H₂O的混合气体，通入足量的Na₂O₂中，可得O₂在标准状况下为5.6L，则原混合气体中CO₂与H₂O的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：碱金属及其化合物的性质实验,常见气体制备原理及装置选择

专题：实验设计题

分析：（1）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，注意该反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂；
（2）无水硫酸铜吸水后变成蓝色晶体；使带火星的木条复燃的气体是氧气；
（3）根据装置内气体的压强判断现象；
（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n=

V

Vm

计算氧气物质的量，由2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，可知二氧化碳和水蒸气都是2mol反应生成1mol氧气，可计算混合气体总物质的量，设CO₂物质的量为xmol，水蒸气物质的量为（0.3-x）mol，利用二者质量列方程计算．

解答： 解：（1）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（2）无水硫酸铜吸水后变成蓝色晶体CuSO₄?H₂O，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，
故答案为：白色固体变蓝；取下集气瓶，竖立起来，用带余烬木条深入瓶内，观察木条是否复燃；
（3）当D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时，由于生成氧气的量减少，压强变小，所以E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸．
故答案为：由于生成氧气的量减少，E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸；
（4）1.95g过氧化钠完全反应生成氧气的体积为v．
2Na₂O₂----O₂；
2mol     22.4L

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，
故答案为：30；Na₂O₂可能含有其它杂质；
（5）生成氧气物质的量=

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，
由2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，可知二氧化碳和水蒸气都是2mol反应生成1mol氧气，故混合气体物质的量为0.25mol×2=0.5mol，设CO₂物质的量为xmol，水蒸气物质的量为（0.5-x）mol，则：
44x+（0.5-x）×18=16.8；
解得：x=0.3mol，
所以水的物质的量=0.5mol-0.3mol=0.2mol，
原混合气体中CO₂与H₂O的物质的量之比为3：2，故答案为3：2．

点评：本题考查了钠及其化合物的性质，难度不大，注意过氧化钠和二氧化碳反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂．