Question

某化学小组进行Na₂O₂与水反应的实验，如图所示，该小组对试管c中红色褪去的原因进行探究．
（1）Na₂O₂中含有的化学键类型：

 

；请写出a中反应的化学方程式

 

．
查阅资料：
①当NaOH溶液pH≥13时，可以使酚酞由红色褪为无色；
②Na₂O₂与水反应分两步进行：Na₂O₂+H₂O=NaOH+H₂O₂；2H₂O₂=2H₂O+O₂↑
（2）请设计实验验证Na₂O₂与水反应后的溶液中有H₂O₂残留：取少量b溶液于试管中，

 

，证明溶液中有H₂O₂残留．
（3）结合资料，该小组同学针c中溶液红色褪去的原因提出以下假设：
①

 

；
②溶液中H₂O₂破坏酚酞的结构；
③NaOH和H₂O₂共同作用结果．
（4）该小组同学测出c中溶液的pH为14，认为还不能排除假设②、③，于是又进行了如下实验，请完成下表空白处：

实验	操作	现象	结论
1	向少量H2O2中滴加2滴酚酞，放置一段时间，再加入NaOH溶液至pH=12	加入NaOH后，无色溶液先变红，后褪色	①
2	向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12	溶液先变红，后褪色；加盐酸后，又出现红色，且不褪色
3	向Na2O2与水反应后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12 …	②   …	溶液pH大于13时，NaOH使变红的溶液褪色；pH在8～13时，NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色

（5）某同学按取（4）中述实验2褪色后的溶液，加水稀释至pH=12，没有观察到溶液变红．该同学推测实验2加盐酸后溶液变红还可能与温度有关，请写出理由：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,化学实验方案的评价

专题：实验设计题

分析：（1）Na₂O₂是由钠离子和过氧根离子组成的离子化合物，含有离子键和非极性键；过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气；
（2）H₂O₂在MnO₂的催化作用下可分解出氧气，燃气可使带火星的木条复燃；
（3）由题干所给资料①当NaOH溶液pH≥13时，可以使酚酞由红色褪为无色，结合（3）中②③分析；
（4）实验1：加入NaOH溶液至pH=12后，溶液先变红，说明假设②溶液中H₂O₂破坏酚酞的结构错误，后褪色说明假设③NaOH和H₂O₂共同作用结果正确；
实验2：向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液先变红，后褪色，说明当NaOH溶液pH≥13时，可以使酚酞由红色褪为无色，再加适量稀盐酸至溶液 pH=12，又出现红色，且不褪色，说明PH值小于13时NaOH不能使溶液褪色；
实验3：向Na₂O₂与水反应后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液pH大于13时，NaOH使变红的溶液褪色，因此现象为溶液先变红，后褪色；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12，pH在8～13时，NaOH和H₂O₂共同作用使溶液褪色，因此现象为加稀盐酸后，又出现红色，但随后褪色；
（5）能导致温度变化的原因是加入稀盐酸，与氢氧化钠发生中和反应而放热，使溶液温度升高．

解答： 解：（1）Na₂O₂是由钠离子和过氧根离子组成的离子化合物，含有离子键和非极性键；过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
古答案为：离子键、非极性共价键；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）H₂O₂在MnO₂的催化作用下可分解出氧气，燃气可使带火星的木条复燃，因此可向Na₂O₂与水反应后的溶液中加入少量MnO₂粉末，若产生大量气泡，用带火星的木条检验，木条复燃，则证明溶液中有H₂O₂残留，
故答案为：加入少量MnO₂粉末，产生大量气泡，用带火星的木条检验，木条复燃；
（3）假设②溶液中H₂O₂破坏酚酞的结构和假设③NaOH和H₂O₂共同作用结果，由题干所给资料①当NaOH溶液pH≥13时，可以使酚酞由红色褪为无色，因此假设①为溶液中NaOH浓度较大，pH≥13，
古答案为：溶液中NaOH浓度较大，pH≥13；                                                                 
（4）实验1：加入NaOH溶液至pH=12后，溶液先变红，说明假设②溶液中H₂O₂破坏酚酞的结构错误，后褪色说明假设③NaOH和H₂O₂共同作用结果正确；
实验2：向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液先变红，后褪色，说明当NaOH溶液pH≥13时，可以使酚酞由红色褪为无色，再加适量稀盐酸至溶液 pH=12，又出现红色，且不褪色，说明PH值小于13时NaOH不能使溶液褪色；
实验3：向Na₂O₂与水反应后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞，溶液pH大于13时，NaOH使变红的溶液褪色，因此现象为溶液先变红，后褪色；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12，pH在8～13时，NaOH和H₂O₂共同作用使溶液褪色，因此现象为加稀盐酸后，又出现红色，但随后褪色；
故答案为：

实验	操作	现象	结论
1	向少量H2O2中滴加2滴酚酞，放置一段时间，再加入NaOH溶液至pH=12	加入NaOH后，无色溶液先变红，后褪色	①仅H2O2不能破坏酚酞结构，酚酞褪色是H2O2和NaOH共同作用结果 或假设②不正确，假设③正确
2	向少量 NaOH溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12	溶液先变红，后褪色；加盐酸后，又出现红色，且不褪色	溶液pH大于13时，NaOH使变红的溶液褪色；pH在8～13时，NaOH不能使溶液褪色
3	向Na2O2与水反应后的溶液（pH=14）中滴加2滴酚酞；再加适量稀盐酸至溶液 pH=12 …	②溶液先变红，后褪色；加稀盐酸后，又出现红色，但随后褪色 …	溶液pH大于13时，NaOH使变红的溶液褪色；pH在8～13时，NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色

（5）能导致温度变化的原因是加入稀盐酸，与氢氧化钠发生中和反应而放热，使溶液温度升高，
故答案为：加入稀盐酸，会因发生中和反应而放热，使溶液温度升高．

点评：本题考查了性质实验方案的设计和探究，围绕使酚酞褪色的原因展开实验的设计、然后进行实验验证，具有非常高的思维容量，综合性强，试题难度大，掌握物质的性质、领会题干所给信息是解题的关键．