Question

2．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂．请选用适当的化学试剂和实验用品．用图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂．

（1）填写表中空格：

仪器	加入试剂	加入该试剂的目的
B	饱和NaHCO3溶液
C	石棉绒与过氧化钠	与CO2反应，产生O2
D		吸收未反应的CO2气体

（2）在上述装置中，11.6g CO₂和水蒸气的混合气体与足量的Na₂O₂充分反应后，固体质量增加了3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为C．
A．5.8          B．11.6          C．23.2             D．46.4
（3）为了达到实验目的，不需要（填“需要”或“不需要”）在B装置之后增加一个吸收水蒸气的装置；若你认为需要增加一个吸收水蒸气的装置，应选用此空不填做吸水剂；若你认为不需要，请说明理由：因为水蒸气也能与过氧化钠反应生成氧气，不影响实验目的．
（4）试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：把F中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气．

Answer 1

分析 （1）由实验装置可知，本实验首先由CaCO₃和盐酸反应生成CO₂，产生气体通过饱和NaHCO₃溶液，以除去CO₂气体中混入的HCl，然后过氧化钠与CO₂和水气反应，产生O₂，用排水法收集O₂，最后取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气；
（2）向足量的固体Na₂O₂中通入11.6gCO₂和H₂O，发生反应方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，固体只增加了3.6g，是因为生成O₂，根据质量守恒定律可知m（O₂）=11.6g-3.6g=8g，根据n=$\frac{m}{M}$计算生成氧气的物质的量，根据方程式可知n（混合气体）=2n（O₂），进而计算原混合气体的平均相对分子质量；
（3）因为过氧化钠除了与二氧化碳反应生成氧气外，还与水蒸气也反应生成氧气，所以在B装置之后不需要增加一个吸收水蒸气的装置；
（4）为防止倒吸需要先把导气管从水槽中拿出，用姆指堵住试管口，取出试管，依据氧气的检验方法能使带火星的木条复燃检验氧气的存在．

解答 解：（1）产生气体通过饱和NaHCO₃溶液，以除去CO₂气体中混入的HCl，然后过氧化钠与CO₂和水气反应，产生O₂；由于生成的氧气中混有二氧化碳气体，应用NaOH溶液洗气，吸收未反应的CO₂气体，用排水法收集O₂，
故答案为：

仪器	加入试剂	加入该试剂的目的
B		除去CO2气体中混入的HCl
C	过氧化钠
D	NaOH溶液

（2）向足量的固体Na₂O₂中通入11.6gCO₂和H₂O，发生反应方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，固体只增加了3.6g，是因为生成O₂，根据质量守恒定律可知m（O₂）=11.6g-3.6g=8g，氧气的物质的量为：n（O₂）=$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，
根据方程式2Na₂O₂+2CO₂=Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑可知n（混合气体）=2n（O₂）=2×0.25mol=0.5mol，
所以原混合气体的平均摩尔质量为：$\frac{11.6g}{0.5mol}$=23.2g/mol，故混合气体的平均相对分子质量为23.2，
故答案为：C；
（3）因为过氧化钠除了与二氧化碳反应生成氧气外，还与水蒸气也反应生成氧气，所以在B装置之后不需要增加一个吸收水蒸气的装置，
故答案为：不需要；因为水蒸气也能与过氧化钠反应生成氧气，不影响实验目的；
（4）本实验的目的为证明过氧化钠可作供氧剂，收集气体后要验证是否为氧气，为防止倒吸，应先把F中的导管移出水面，然后关闭分液漏斗活塞，用带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气，
故答案为：把F中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气．

点评 本题考查了性质试验方案的设计与评价，题目难度中等，明确过氧化钠与二氧化碳以及和水反应的原理为解答关键，注意掌握性质试验方案的设计与评价原则，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．