Question

11．过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人类呼吸之用．它与二氧化碳反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和1.95克过氧化钠样品为原料，制取O₂，设计出如图1实验装置：

（1）A中制取CO₂的装置，应从图2中①、②、③中最好选哪个图：②
B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，C装置内可能出现什么现象？白色固体变蓝色．为了检验E中收集到的气体，在取出集气瓶后，用带火星的木条伸入集气瓶内，木条会出现复燃．
（2）若E中石灰水出现轻微白色浑浊，请说明原因：未反应的二氧化碳与石灰水反应所致．
（3）当D中的1.95克过氧化钠样品接近反应完毕时，你预测E装置内有何现象？由于生成氧气的量减少，未反应的二氧化碳与石灰水反应所致．
（4）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为250毫升，又知氧气的密度为1.43克/升，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（大或小），相差约30毫升（取整数值，所用数据均在标准状况下测定），这是由于Na₂O₂可能含有其它杂质，D装置可能有氧气未被排出．
（5）你认为上述A---E的实验装置中，E部分是否安全、合理？不安全，不合理；E是否需要改进，若需要改进，应改为图3中的乙．

Answer 1

分析 （1）实验室用碳酸钙和稀盐酸反应制备二氧化碳，反应无需加热，且反应需要较多二氧化碳，应用②装置制备；实验中要依次进行除杂、干燥收集等操作；
（2）二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙白色沉淀；
（3）如过氧化钠完全反应，则E中产生大量沉淀，且产生倒吸；
（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）根据是否能产生倒吸现象判断是否合理、安全；根据实验密度选择装置．

解答 解：（1）该反应的药品是固体和液体，且不需加热，所以所需装置为固液混合不加热型，所以排除①；③中只能制取少量二氧化碳而不能制取大量二氧化碳，所以排除③，故选②；
大理石和盐酸的反应是放热反应，盐酸具有挥发性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氢气体、水蒸气，氯化氢和碳酸氢钠能反应生成二氧化碳，所以B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾，除去HCl气体；
二氧化碳和碳酸氢钠不反应，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变蓝色，所以C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色；
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，检验时，可用带火星的木条放在管口，木条复燃说明收集到的气体为氧气，
故答案为：②；吸收A装置中产生的盐酸酸雾；白色固体变蓝色；带火星，复燃；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若E中石灰水出现轻微白色浑浊，说明未反应的二氧化碳与石灰水反应所致，
故答案为：由于生成氧气的量减少，未反应的二氧化碳与石灰水反应所致；
（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：E中石灰水的白色浑浊明显增加，瓶内液面的下降接近停止；
（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
$\frac{1.95g}{78g/mol}$     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；D装置可能有氧气未被排出，
故答案为：小；30；Na₂O₂可能含有其它杂质，D装置可能有氧气未被排出；
（5）E装置容易产生倒吸现象，所以不安全、不合理，所以需要改进；饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，乙试管中进气管较长，二氧化碳能充分和饱和石灰水反应，丙试管中进气管较短，导致二氧化碳和饱和石灰水反应不充分，且随着气体的进入，试管中的液体被排到水槽中，故选乙．
故答案为：不安全，不合理；乙．

点评 本题以钠的化合物为载体综合考查学生的分析能力和实验能力，为高频考点，注意把握实验的原理和注意事项，结合物质的性质把握实验，难度中等．