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，用如图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂．

（1）写出仪器a的名称分液漏斗．
（2）A是实验室制取CO₂的装置．写出A中发生反应的离子方程式：CaCO₃+2H⁺═CO₂↑+H₂O+Ca²⁺．
（3）填写表中空格：

仪器	加入试剂	加入该试剂的目的
B	饱和碳酸氢钠溶液
D

（4）写出仪器C中主要反应的化学方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（5）若将钠和过氧化钠的混合物12.4g与足量的水反应后，生成的气体在电火花用下恰好完全反应，且所得溶液的体积为100mL，则所得溶液的物质的量浓度是4mol•L^-1．

Answer 1

分析 为证明过氧化钠可作供氧剂，实验中需要的反应物是二氧化碳和过氧化钠，根据题中装置可知，A是二氧化碳气体的制备装置，实验室用碳酸钙和稀盐酸制二氧化碳，制得的二氧化碳中含氯化氢气体，B是二氧化碳的净化装置，用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，在C中放置过氧钠固体与二氧化碳反应产生氧气，F是收集氧气的装置，最后对F收集到的气体进行检验，检验氧气前需除掉混在氧气中的二氧化碳，用D装置氢氧化钠溶液吸收，据此解答．
（1）仪器a是分液漏斗；
（2）碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳、氯化钙、水；
（3）C中装有过氧化钠，HCl与过氧化钠要发生反应，饱和碳酸氢钠溶液可除去CO₂中的HCl气体，二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，从C装置出来的气体中为氧气和未反应的二氧化碳，用盛有氢氧化钠溶液的D装置除去二氧化碳；
（4）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气；
（5）设出Na₂O₂、Na的物质的量分别为x mol、y mol，根据方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑表示出氧气、氢气的物质的量，再根据所收集的气体在一定条件下恰好完全反应可知：n（H₂）=2n（O₂），据此列式计算出钠和过氧化钠的物质的量，再根据质量守恒计算出氢氧化钠的物质的量，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出所得溶液的物质的量浓度．

解答 解：为证明过氧化钠可作供氧剂，实验中需要的反应物是二氧化碳和过氧化钠，根据题中装置可知，A是二氧化碳气体的制备装置，实验室用碳酸钙和稀盐酸制二氧化碳，制得的二氧化碳中含氯化氢气体，B是二氧化碳的净化装置，用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，在C中放置过氧钠固体与二氧化碳反应产生氧气，F是收集氧气的装置，最后对F收集到的气体进行检验，检验氧气前需除掉混在氧气中的二氧化碳，用D装置氢氧化钠溶液吸收，
（1）仪器a是分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（2）碳酸钙与盐酸反应的化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，离子方程式为：CaCO₃+2H⁺═CO₂↑+H₂O+Ca²⁺，
故答案为：CaCO₃+2H⁺═CO₂↑+H₂O+Ca²⁺；
（3）C中装有过氧化钠，HCl与过氧化钠要发生反应，饱和碳酸氢钠溶液可除去CO₂中的HCl气体，二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，从C装置出来的气体中为氧气和未反应的二氧化碳，用盛有氢氧化钠溶液的D装置除去二氧化碳；
故答案为：

仪器	加入试剂	加入该试剂的目的
B		除去CO2中的HCl气体
D	氢氧化钠溶液	除去氧气中的CO2

（4）过氧化钠与二氧化碳反应的方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂ ，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂ ；
（5）设Na₂O₂、Na的物质的量分别为x mol、y mol，根据质量可得：①78x+23y=12.4，
所收集的气体在一定条件下恰好完全反应，说明反应生成气体物质的量满足：n（H₂）=2n（O₂），
根据方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑可知，n（H₂）=$\frac{1}{2}$y=2n（O₂）=2×$\frac{1}{2}$x，即：②x=$\frac{1}{2}$y，
根据①②联立解得：x=0.1、y=0.2，
反应后溶液中溶质为NaOH，根据Na元素质量守恒可知氢氧化钠的物质的量为：0.1mol×2+0.2mol=0.4mol，
所得溶液中氢氧化钠的物质的量浓度为：$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，
故答案为：4．

点评 本题以实验为载体考查了化学方程式的书写，明确物质的性质，并注意质量守恒在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及灵活应用基础知识的能力．