Question

12．NaHCO₃样品中可能含有Na₂O₂．某学校甲、乙两组同学采取不同的方法对该样品进行实验探究．回答下列问题：
（l）甲组同学利用下列装置进行实验探究：

①仪器A的名称是锥形瓶．
②先连接装置I与装置Ⅲ，打开装置Ⅲ中的止水夹丙，再缓缓地打开装置I中分液漏斗的活塞，待装置Ⅲ中左侧气体为无色时，关闭分液漏斗活塞，关闭装置Ⅲ中的止水夹丙，并取下装置Ⅲ．装置Ⅲ的作用是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．装置Ⅲ中U形管中的膨大结构的作用是防止气流过快时液体被排出．
③打开装置Ⅱ中的两个止水夹，关闭分液漏斗的活塞，然后从a端向装置Ⅱ中通人氮气，一段时间后，关闭两个止水夹；然后将装置Ⅱ中的b端与装置Ⅲ连接，打开止水夹乙和止水夹丙，再慢慢打开装置Ⅱ中分液漏斗的活塞，在装置Ⅲ中观察到的现象为左侧管内气体由无色变为红棕色，说明NaHCO₃样品中含有Na₂O₂．
（2）乙组同学利用下列装置进行实验探究：

加热样品的过程中，新制的澄清石灰水中有气泡产生，但始终未出现浑浊，该组同学得出结论：样品中NaHCO₃和Na₂O₂的物质的量关系存在n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≤2．得出该结论的理由是4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑（用一个化学方程式表示）．
（3）置于空气中的Na₂O₂变质，请设计实验证明其变质后的固体物质含有Na₂CO₃
①方法一：将样品配制成溶液，向溶液中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生
②方法二：将样品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无明显现象，一定时间后有气体产生，将气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀产生．

Answer 1

分析 （1）①仪器A为锥形瓶；
②利用I装置制备NO，Ⅱ装置中生成的气体与NO作用，根据颜色变化判断是否含有过氧化钠，由于装置中含有空气，会与NO反应生成二氧化氮，Ⅲ是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，Ⅱ中通入氮气排尽装置中空气，装置Ⅲ中U形管中的膨大结构可以防止气流过快时液体被排出；
③若含有过氧化钠，Ⅱ中会反应生成氧气，氧气与NO反应生成红棕色的二氧化氮；
（2）碳酸氢钠分解得到二氧化碳、水蒸汽与过氧化钠反应，由于二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠，可以看做二氧化碳先与过氧化钠反应，新制的澄清石灰水中有气泡产生，但始终未出现浑浊，说明没有二氧化碳生成，即碳元素全部存在于碳酸钠中，假设碳酸氢钠与过氧化钠恰好反应生成碳酸钠，根据碳酸钠中Na、C原子说明之比为2：1，可知碳酸氢钠与过氧化钠的物质的量之比为2：1，反应还生成水与氧气，结合原子守恒配平；
（3）利用检验碳酸根方法判断变质后的固体物质含有Na₂CO₃．

解答 解：（1）①由仪器结构特征，可知仪器A为锥形瓶，故答案为：锥形瓶；
②利用I装置制备NO，Ⅱ装置中生成的气体与NO作用，根据颜色变化判断是否含有过氧化钠，由于装置中含有空气，会与NO反应生成二氧化氮，Ⅲ是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，反应方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，Ⅱ中通入氮气排尽装置中空气，装置Ⅲ中U形管中的膨大结构可以防止气流过快时液体被排出，
故答案为：收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；防止气流过快时液体被排出；
③若含有过氧化钠，Ⅱ中会反应生成氧气，氧气与NO反应生成二氧化氮，在装置Ⅲ中观察到的现象为：左侧管内气体由无色变为红棕色，
故答案为：左侧管内气体由无色变为红棕色；
（2）碳酸氢钠分解得到二氧化碳、水蒸汽与过氧化钠反应，由于二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠，可以看做二氧化碳先与过氧化钠反应，新制的澄清石灰水中有气泡产生，但始终未出现浑浊，说明没有二氧化碳生成，即碳元素全部存在于碳酸钠中，假设碳酸氢钠与过氧化钠恰好反应生成碳酸钠，根据碳酸钠中Na、C原子说明之比为2：1，可知碳酸氢钠与过氧化钠的物质的量之比为2：1，反应还生成水与氧气，反应方程式为：4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑，n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≤2时没有二氧化碳生成，
故答案为：4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑；
（3）设计实验证明其变质后的固体物质含有Na₂CO₃．
方法一：将样品配制成溶液，向溶液中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生，
方法二：将样品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无明显现象，一定时间后有气体产生，将气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀产生，
故答案为：将样品配制成溶液，向溶液中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生；将样品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无明显现象，一定时间后有气体产生，将气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀产生．

点评 本题考查探究实验方案设计、物质检验方案设计，关键是对原理的理解，题目综合较大，是对学生综合能力的考查，难度中等．