题目内容

5．某化学兴趣小组拟用实验模拟呼吸面具中过氧化钠吸收二氧化碳、水蒸气产生氧气的过程．设计了如图1所示装置．
请你参与该兴趣小组进行的实验和研究，并回答有关问题．
实验探究Ⅰ：该兴趣小组用112mL（已折算成标准状况时的体积）水蒸气和二氧化碳的混合气体（两者体积之比为3：2），缓缓地通过装有0.78g过氧化钠的玻璃管，充分反应．
为了证明水蒸气已被过氧化钠完全吸收，上图1中试剂X为无水硫酸铜．理论上可收集到标准状况下氧气56 mL．
小组成员发现，实验所测得收集的氧气的体积明显小于理论值．他们讨论后认为，可能是副反应等因素影响了实验结果．查阅资料获悉：过氧化钠与水反应时会发生的副反应为  Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2．
实验探究Ⅱ：为了探究副反应对实验结果的影响，他们取出反应后乙中玻璃管里的残留物，迅速放入装有足量水和适量二氧化锰的锥形瓶中，并微热至t1s．然后立刻向混合物中滴加稀盐酸直至过量，得出了氧气和二氧化碳两种气体的体积V，（已折算成标准状况）与反应时间的关系曲线，如图2．
向锥形瓶中加入适量二氧化锰，目的是加快过氧化氢的分解．
氧气体积与反应时间关系的曲线是图中Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．从t1s滴入稀盐酸后，至t2s时才开始产生气体的主要原因是HCl+NaOH=NaCl+H2O，HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl．
考虑上述副反应的影响，根据以上探究，实验装置乙中收集到的V（O2）=33.6mL（标准状况），同时装置乙中生成的n（H2O2）=0.002mol．

分析 实验探究Ⅰ：证明水蒸气存在的检验方法是利用气体通过无水硫酸铜检验；112mL（已折算成标准状况时的体积）水蒸气和二氧化碳的混合气体物质的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（两者体积之比为3：2），水蒸气和二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，反应定量关系可知，每2mol过氧化钠和水蒸气、二氧化碳反应都是生成1mol氧气，据此计算；
实验探究Ⅱ：过氧化钠与水反应时会发生的副反应为  Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2．取出反应后乙中玻璃管里的残留物，迅速放入装有足量水和适量二氧化锰的锥形瓶中，向锥形瓶中加入适量二氧化锰，会催化过氧化氢分解生成水和氧气，112mL（已折算成标准状况时的体积）水蒸气和二氧化碳的混合气体物质的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（两者体积之比为3：2），水蒸气物质的量n（H2O）=0.005mol×$\frac{3}{5}$=0.003mol，二氧化碳物质的量n（CO2）=0.005mol×$\frac{2}{5}$=0.002mol，0.78g过氧化钠物质的量n（Na2O2）=$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol，取出反应后乙中玻璃管里的残留物，迅速放入装有足量水和适量二氧化锰的锥形瓶中，并微热至t1s，图象中此时生成氧气为78.4ml为氧气，二氧化碳和水蒸气全部反应生成的氧气应为0.005mol×$\frac{1}{2}$×22.4L/mol=0.056L=56ml，多余的氧气78.4ml-56ml=22.4ml，是副反应生成的过氧化氢在二氧化锰作用下生成的氧气，2H2O2=2H2O+O2，计算得到生成的过氧化氢物质的量为0.002mol，然后立刻向混合物中滴加稀盐酸直至过量，稀盐酸和生成的氢氧化钠和碳酸钠反应，加入至过量生成二氧化碳气体物质的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，据此分析计算．

解答 解：实验探究Ⅰ：证明水蒸气存在的检验方法是利用气体通过无水硫酸铜检验；112mL（已折算成标准状况时的体积）水蒸气和二氧化碳的混合气体物质的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（两者体积之比为3：2），水蒸气和二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，反应定量关系可知，每2mol过氧化钠和水蒸气、二氧化碳反应都是生成1mol氧气，0.005mol混合气体理论上可收集到标准状况下氧气0.0025mol，体积为0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56ml，
故答案为：无水硫酸铜；56；
实验探究Ⅱ：112mL（已折算成标准状况时的体积）水蒸气和二氧化碳的混合气体物质的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（两者体积之比为3：2），水蒸气物质的量n（H2O）=0.005mol×$\frac{3}{5}$=0.003mol，二氧化碳物质的量n（CO2）=0.005mol×$\frac{2}{5}$=0.002mol，0.78g过氧化钠物质的量n（Na2O2）=$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol，
取出反应后乙中玻璃管里的残留物，迅速放入装有足量水和适量二氧化锰的锥形瓶中，并微热至t1s，二氧化锰会催化过氧化氢分解生成水和氧气，图象中此时生成氧气为78.4ml为氧气，氧气体积与反应时间关系的曲线是图中Ⅰ，
二氧化碳和水蒸气全部反应生成的氧气应为0.005mol×$\frac{1}{2}$×22.4L/mol=0.056L=56ml，多余的氧气78.4ml-56ml=22.4ml，是副反应生成的过氧化氢在二氧化锰作用下生成的氧气，2H2O2=2H2O+O2，过氧化钠与水反应时会发生的副反应为  Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2．计算得到生成的过氧化氢物质的量为0.002mol，然后立刻向混合物中滴加稀盐酸直至过量，稀盐酸和生成的氢氧化钠和碳酸钠反应，开始无气体随后生成二氧化碳气体，反应的化学方程式为：HCl+NaOH=NaCl+H2O，HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl，加入至过量生成二氧化碳气体物质的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，考虑上述副反应的影响，根据以上探究，实验装置乙中收集到的V（O2）=56ml-22.4ml=33.6ml，同时装置乙中生成的n（H2O2）=0.002mol，
故答案为：加快过氧化氢的分解；Ⅰ；HCl+NaOH=NaCl+H2O，HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl；33.6；0.002．

点评 本题考查了物质反应产物的实验探究和实验过程分析判断，主要是过氧化钠和二氧化碳、水蒸气反应过程中生成过氧化氢的副反应对过程的影响，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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16．下列基本实验操作中，不合理的是（　　）
A．用洁净的铂丝蘸取待测溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃能观察到火焰呈紫色，该溶液中一定含有钾离子
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13．下列与有机物的结构、性质有关的叙述正确的是（　　）
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A．该有机物可看作氨基酸，也可看作是酚类物质
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