Question

2．为了探究过氧化钠的强氧化性，某研究性学习小组设计了如图所示的实验装置．

实验步骤及现象如下：
①检查装置气密性后，装入药品Na₂O₂并连接仪器．
②缓慢通入一定量的N₂后，将装置D连接好（导管末端未伸
入集气瓶中），再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，剧烈反应，产生黄绿色气体．
③一段时间后，将导管末端伸入集气瓶中收集气体．装置D中收集到能使带火星的木条复燃的无色气体．
④反应结束后，关闭分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至装置中气体无色．
回答下列问题：
（1）装置B中湿润的红色纸条褪色，证明A中反应有Cl₂（填化学式）生成．若将B中红纸条改为湿润的紫石蕊试纸，现象为先变红后变白
（2）实验前通N₂的目的排尽装置内的氧气和CO₂，装置C的作用是吸收HCl和过量的Cl₂，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气
（3）甲同学认为O₂是Na₂O₂被盐酸中的HCl还原所得．乙同学认为此结论不正确，其不赞成的理由可能为：①Na₂O₂被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O₂；   ②O₂有可能是Na₂O₂与盐酸中的H₂O反应所得．

Answer 1

分析 A装置：浓盐酸和过氧化钠反应，B装置：探究A中反应有氯气生成，C装置：除去氧气中的氯气，D装置：用排水法收集氧气．
（1）氯气和水反应生成HClO；酸能使湿润的紫石蕊试纸变红，次氯酸具有漂白性；
（2）装置内有氧气和CO₂，为避免干扰后续实验，需排尽，Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，会导致收集的O₂不纯净；
（3）如果Na₂O₂被还原，则O元素应该得电子化合价降低；Na₂O₂还能和水反应生成氧气．

解答 解：（1）湿润的红色石蕊试纸褪色，说明有HClO生成，氯气和水反应生成HClO，所以说明装置A中有Cl₂生成；若B中改放湿润的紫石蕊试纸，氯气和水反应生成HClO，酸能使湿润的紫石蕊试纸变红，次氯酸具有漂白性能使红色变白，所以将B中红纸条改为湿润的紫石蕊试纸，现象为先变红后变白，
故答案为：Cl₂；先变红后变白；
（2）后续实验需检验是否有氧气生成，而装置中残留氧气，空气中的二氧化碳也能与过氧化钠反应，所以需除去，所以实验前通N₂的目的排尽装置内的氧气和CO₂，Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，会导致收集的O₂不纯净，且盐酸具有挥发性，导致生成的气体中含有HCl，氯气、HCl都能和NaOH反应而除去，则NaOH的作用是吸收HCl和过量的Cl₂，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气，
故答案为：吸收HCl和过量的Cl₂，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气；
（3）①如果Na₂O₂被还原，则O元素应该得电子化合价降低，不能是化合价升高，
Na₂O₂被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O₂
②水和过氧化钠反应也生成氧气，O₂有可能是Na₂O₂与盐酸中的H₂O反应生成的；
故答案为：Na₂O₂被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O₂．

点评 本题考查过氧化钠性质实验探究，侧重考查分析问题能力，物质的性质是实验设计的依据，需熟练掌握元素化合物知识，性质、制备实验方案设计是高考高频点，题目难度中等．