Question

11．Na₂0₂可用作制氧劑、漂白劑．
（1）已知：2Cr0₄^2-+2H⁺═Cr₂0₇^2-+H₂0．在堿性溶液中，Na₂0₂可以把Cr₂ （S0₄）₃中的Cr元素氧化成+6價(jià)，該反應(yīng)的離子方程式為3Na₂O₂+2Cr³⁺+4OH^-=6Na⁺+2CrO₄^2-+2H₂O．
（2）某化學(xué)興趣小組同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中制備少量Na₂0₂．

I．査閱資料得知，將鈉加熱至熔化，通入一定量的除去C0₂的空氣，維持溫度在453-473K之間，鈉即被氧化為Na₂0；進(jìn)而增加空氣流量并迅速提高溫度至573〜673K，即可制得Na₂0₂．
①若采用上述儀器裝置制備Na202，從左到右儀器的連接順序?yàn)椋ㄌ罱涌谧帜�，各裝 置只能用一次）；裝置D的作用為o②裝置A中生成ISa202的化學(xué)反應(yīng)方程式 為．③若實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取2.3 g Na進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)后的固體溶于1 L水中，向所得溶 液中加人50 mL0.5 mol•L^-1NH₄Al（S0₄）₂溶液充分反應(yīng)，請(qǐng)寫出加人NmAl（S0）₂溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式．
①若采用上述一起裝置制備Na₂0₂，從左到右儀器的連接順序?yàn)椋ㄌ罱涌谧帜�，各裝置只能用一次）；裝置D的作用為防止空氣中的CO₂和H₂O進(jìn)入A裝置．
②裝置A中生成ISA₂0₂的化學(xué)方程式為2Na₂O+O₂═2Na₂O₂．
③若實(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱取2.3gNa進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)后的固體溶于1L水中，向所得溶液中加入50ml0.5mol•L^-1NH₄AL（SO₄）₂溶液充分反應(yīng)，請(qǐng)寫出加入NH₄AL（SO₄）₂
溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-=NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓．
Ⅱ．小組同學(xué)繼續(xù)對(duì)反應(yīng)后固體的組成進(jìn)行探究．
a．取一定量反應(yīng)后固體，加人足量水充分反應(yīng)，有氣體生成；
b．將生成的氣體全部轉(zhuǎn)人真空密閉容器中，放電后充分反應(yīng)，氣體體積減少了 3/5 （不考慮0₃的生成）．
①反應(yīng)后固體中一定有的物質(zhì)為Na、Na₂O₂（填化學(xué)式）．
②為進(jìn)一步確定反應(yīng)后固體的組成，需對(duì)b中剩余氣體繼續(xù)進(jìn)行猜想與設(shè)計(jì)，請(qǐng)完成下表．

猜想	實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	現(xiàn)象與結(jié)論
剩余氣體為H2（或O2）．	將b中剩余氣體通過(guò)灼熱的氧化銅 （或?qū)�b中剩余氣體通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)）．	若看到黑色固體變紅（或紅色固體變黑）， 證明此猜想正確，反之則不正確．

Answer 1

分析 （1）由于2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，則堿性條件下Cr³⁺被Na₂O₂氧化的產(chǎn)物為CrO₄^2-，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）I．①制備過(guò)氧化鈉，需要先分別將空氣中二氧化碳、水除去，還要防止空氣中二氧化碳和水加入反應(yīng)裝置，據(jù)此連接裝置；
②根據(jù)題干“將鈉加熱至熔化，通入一定量的除去CO₂的空氣，維持溫度在453～473K之間，鈉即被氧化為Na₂O，進(jìn)而增加空氣流量并迅速提高溫度至573～673K，可制得Na₂O₂”寫出生成Na₂O₂的化學(xué)反應(yīng)方程式；
③根據(jù)Na元素的守恒，2.3gNa反應(yīng)后溶于1L水所得溶液中n（NaOH）=0.1 mol，據(jù)此計(jì)算出NH₄Al（SO₄）₂溶液中n[NH₄Al（SO₄）₂]，然后寫出反應(yīng)的離子方程式；
II． ①將反應(yīng)后固體溶于水后生成氣體，且將氣體導(dǎo)入密閉容器放電后氣體體積減少3/5，說(shuō)明氣體由H₂和O₂組成；因?yàn)镠₂和O₂分別為Na、Na₂O₂與水反應(yīng)的產(chǎn)物，據(jù)此判斷反應(yīng)后固體組成；
②b中剩余氣體可能為H₂或O₂，可分別用灼熱的氧化銅或灼熱的銅檢驗(yàn)，現(xiàn)象分別為黑色固體變紅或紅色固體變黑，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由于2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，堿性條件下Cr³⁺被Na₂O₂氧化的產(chǎn)物為CrO₄^2-，該反應(yīng)的離子方程式為：3Na₂O₂+2Cr³⁺+4OH^-=6Na⁺+2CrO₄^2-+2H₂O，
故答案為：3Na₂O₂+2Cr³⁺+4OH^-=6Na⁺+2CrO₄^2-+2H₂O；
（2）I．①由左至右分別為裝置B（除去空氣中的CO₂）→裝置C（除去氣體中的H₂O，防止其與Na反應(yīng)）→裝置A（制備Na₂O₂）→裝置D（防止空氣中的CO₂和H₂O進(jìn)入A裝置致使所得Na₂O₂變質(zhì)），氣體通過(guò)洗氣瓶時(shí)從導(dǎo)氣管長(zhǎng)管進(jìn)短管出，干燥管氣體粗口進(jìn)細(xì)口出，所以儀器接口順序?yàn)椋篵cedaagf，
故答案為：bcedaagf；防止空氣中的CO₂和H₂O進(jìn)入A裝置；
②根據(jù)題干“將鈉加熱至熔化，通入一定量的除去CO₂的空氣，維持溫度在453～473K之間，鈉即被氧化為Na₂O；進(jìn)而增加空氣流量并迅速提高溫度至573～673K，可制得Na₂O₂”可知生成Na₂O₂的化學(xué)反應(yīng)方程式應(yīng)為：2Na₂O+O₂═2Na₂O₂，
故答案為：2Na₂O+O₂═2Na₂O₂；
③有Na元素的守恒，2.3gNa反應(yīng)后溶于1L水所得溶液中n（NaOH）=0.1 mol，所加NH₄Al（SO₄）₂溶液中n（NH₄Al（SO₄）₂）=0.025 mol，故反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-=NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓，
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-=NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓；
II． ①將反應(yīng)后固體溶于水后生成氣體，且將氣體導(dǎo)入密閉容器放電后氣體體積減少3/5，說(shuō)明氣體由H₂和O₂組成．因?yàn)镠₂和O₂分別為Na、Na₂O₂與水反應(yīng)的產(chǎn)物，所以反應(yīng)后固體一定有Na、Na₂O₂，可能有Na₂O，
故答案為：Na、Na₂O₂；
②b中剩余氣體可能為H₂或O₂，可分別用灼熱的氧化銅或灼熱的銅檢驗(yàn)，現(xiàn)象分別為黑色固體變紅或紅色固體變黑，即：

猜想	實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	現(xiàn)象與結(jié)論
剩余氣體為H2	將b中剩余氣體通過(guò)灼熱的氧化銅	若看到黑色固體變紅，證明此猜想正確，反之則不正確

（或：

猜想	實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	現(xiàn)象與結(jié)論
剩余氣體為O2	將b中剩余氣體通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)	若看到紅色固體變黑，證明此猜想正確，反之則不正確

，
故答案為：

猜想	實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	現(xiàn)象與結(jié)論
H2	將b中剩余氣體通過(guò)灼熱的氧化銅	黑色固體變紅

（或：

猜想	實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)	現(xiàn)象與結(jié)論
O2	將b中剩余氣體通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)	紅色固體變黑

．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)制取過(guò)氧化鈉的實(shí)驗(yàn)，考查了制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握鈉及其化合物性質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>