解:(1)在特殊情況下,核潛艇里工作的人員利用淡黃色的過氧化鈉固體在常溫下即能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣,用這種方法制氧氣的優(yōu)點是:反應(yīng)條件低、方便攜帶、產(chǎn)物無污染、產(chǎn)生氧氣同時還吸收了二氧化碳;
(2)①檢查裝置氣密性的方法:推動A注射器的活塞,則B中活塞向右移動,且收集的氣體體積相同,則氣密性良好;
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na
2O
2藥品,注射器中為二氧化碳?xì)怏w,連接好裝置,根據(jù)特殊情況下,核潛艇里工作的人員生活情況分析藥品過量的原因:確保二氧化碳完全反應(yīng),得到純凈的氧氣;
③由溫度計顯示此反應(yīng)放出熱量,說明此反應(yīng)為放熱反應(yīng),同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨默F(xiàn)象.
④因為相同的條件下,相同體積的氣體具有相等的分子數(shù),根據(jù)2Na
2O
2+2CO
2=2Na
2CO
3+O
2看出二氧化碳的氧氣的體積比是2:1,則待A注射器中二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)完全后,裝置恢復(fù)至常溫,B注射器中活塞應(yīng)停留在 50mL處.
(3)Na
2O
2露置在空氣中容易發(fā)生變質(zhì),反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Na
2O
2+2CO
2=2Na
2CO
3+O
2.用實驗方法檢驗其變質(zhì)的過程:取樣品少許于試管中,加入稀鹽酸,若產(chǎn)生氣體,通入石灰水,石灰石變渾濁,說明已變質(zhì).
i盛放稀硫酸的實驗儀器名稱為分液漏斗
ii若④⑤兩步的實驗操作太快,生成的二氧化碳不會被堿石灰完全吸收,測出的碳酸鈉質(zhì)量比實際質(zhì)量少,則會導(dǎo)致測定的Na
2O
2的純度偏大.
iii鼓入空氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳鼓出,使反應(yīng)充分,為了吸收掉空氣中二氧化碳,裝置A中試劑X應(yīng)選用 NaOH溶液;
ivE裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D裝置,影響實驗結(jié)果;
(4)i.仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa
2O
2與20mL水完全反應(yīng)的時間是240秒;
ii.根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出生成的氧氣的質(zhì)量是85g-81.8g=3.2g,再根據(jù)Na
2O
2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Na
2O
2+2H
2O=4NaOH+O
2↑.計算此樣品中Na
2O
2的純度為:78%.
故答案為:(1)反應(yīng)條件低、方便攜帶、產(chǎn)物無污染、產(chǎn)生氧氣同時還吸收了二氧化碳(寫出一點即可)
(2)其中一只注射器中抽取一定體積空氣,連好裝置,緩緩?fù)苿,看另一只中能否收集到等體積的氣體,若能說明氣密性良好.
將二氧化碳完全轉(zhuǎn)化為氧氣,減少實驗誤差;放熱;淡黃色的粉末逐漸變?yōu)榘咨勰?50mL;
(3)取少量固體樣品滴加稀鹽酸,將氣體通入澄清石灰水若出現(xiàn)渾濁說明已變質(zhì);
分液漏斗;偏大;將裝置中殘留的二氧化碳鼓出,使反應(yīng)充分;NaOH溶液;防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D裝置;
(4)240
過程:
由題意得 氧氣的質(zhì)量為 20g+45g+20g-81.80g=3.2g
設(shè):Na
2O
2的質(zhì)量為x
2Na
2O
2+2H
2O═4NaOH+O
2↑
156 32
x 3.2g
解得 x=15.6g
所以Na
2O
2的純度=
=78%
分析:(1)從反應(yīng)條件,反應(yīng)物和生成物等方面分析反應(yīng)的優(yōu)點;
(2)①根據(jù)裝置特點探究裝置氣密性的檢查方法;②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na
2O
2藥品,注射器中為二氧化碳?xì)怏w,連接好裝置,根據(jù)特殊情況下,核潛艇里工作的人員生活情況探究藥品為什么需過量;③由溫度計顯示此反應(yīng)放出熱量,同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨?br/>(3)根據(jù)Na
2O
2露置在空氣中能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉發(fā)生變質(zhì),設(shè)計實驗,驗證Na
2O
2是否變質(zhì);根據(jù)裝置的特點和反應(yīng)原理分析實驗過程;
(4)a.仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa
2O
2與20mL水反應(yīng)的時間;b.根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出生成的氧氣的質(zhì)量,再根據(jù)Na
2O
2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式計算此樣品中Na
2O
2的純度.
點評:此題探究過氧化鈉固體在常溫下與二氧化碳反應(yīng)原理、現(xiàn)象、用途等知識點,涉及知識面很廣,探究問題較多,是鍛煉學(xué)生能力的一道不可多得的好題.