Question

10．過(guò)氧化鈉是一種淡黃色固體，它能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，在潛水艇中用作制氧劑，供人類(lèi)呼吸之用．它與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某學(xué)生為了驗(yàn)證這一實(shí)驗(yàn)，以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過(guò)氧化鈉樣品為原料，制取O₂，設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）A中制取CO₂的裝置，從下列圖①、②、③中選哪個(gè)圖最好：②

B裝置的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧，C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是白色固體變藍(lán)色．為了檢驗(yàn)E中收集到的氣體，在取出集氣瓶后，用用帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，木條會(huì)出現(xiàn)復(fù)燃．
（2）若E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，請(qǐng)說(shuō)明原因：未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致．
（3）反應(yīng)完畢時(shí)，若測(cè)得E中的集氣瓶收集到的氣體為250mL，又知氧氣的密度為1.43g/L，當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下，實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�，相差約30mL（取整數(shù)值，所用數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）．
（4）你認(rèn)為上述A-E的實(shí)驗(yàn)裝置中，E部分是否安全、合理？E是否需要改為下列四項(xiàng)中的哪一項(xiàng)：不安全，不合理；乙．（用甲、乙、丙、丁回答）

Answer 1

分析 以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過(guò)氧化鈉樣品為原料，制取O₂，大理石、足量的鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，不需要加熱，所以A選擇裝置②，通過(guò)碳酸氫鈉溶液吸收揮發(fā)出的氯化氫，通過(guò)無(wú)水硫酸鈣干燥后進(jìn)入在綜D合過(guò)氧化鈉反應(yīng)，生成的氧氣用排飽和石灰水方法收集，同時(shí)除去少量剩余的二氧化碳；
（1）實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制備二氧化碳，反應(yīng)無(wú)需加熱，且反應(yīng)需要較多二氧化碳，應(yīng)用②裝置制備；實(shí)驗(yàn)中要依次進(jìn)行除雜、干燥收集等操作；
（2）二氧化碳和澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀；
（3）如過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)，則E中產(chǎn)生大量沉淀，且產(chǎn)生倒吸；
（4）根據(jù)過(guò)氧化鈉的質(zhì)量可以生成氧氣的體積，理論生成氣體的體積-實(shí)際氧氣的體積=差值；
（5）根據(jù)是否能產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象判斷是否合理、安全；根據(jù)實(shí)驗(yàn)密度選擇裝置．

解答 解：（1）該反應(yīng)的藥品是固體和液體，且不需加熱，所以所需裝置為固液混合不加熱型，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，故選②；
大理石和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鹽酸具有揮發(fā)性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氫氣體、水蒸氣，氯化氫和碳酸氫鈉能反應(yīng)生成二氧化碳，所以B裝置的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧，除去HCl氣體；
二氧化碳和碳酸氫鈉不反應(yīng)，水蒸氣能使無(wú)水硫酸銅由白色變藍(lán)色，所以C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是白色固體變藍(lán)色；
過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，檢驗(yàn)時(shí)，可用帶火星的木條放在管口，木條復(fù)燃說(shuō)明收集到的氣體為氧氣，
故答案為：②；吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧；白色固體變藍(lán)色；用帶火星，復(fù)燃；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，若E中石灰水出現(xiàn)輕微白色渾濁，說(shuō)明未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致，
故答案為：未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致；
（3）1.95g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)生成氧氣的體積為v．
2Na₂O₂～～～～O₂；
2mol       22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$    V
V=0.28L=280mL＞250mL，所以實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值小，280mL-250mL=30mL；
原因是Na₂O₂可能含有其它雜質(zhì)；D裝置可能有氧氣未被排出，
故答案為：�。�30；
（4）E裝置容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，所以不安全、不合理，所以需要改進(jìn)；飽和石灰水能和二氧化碳反應(yīng)，所以飽和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，乙試管中進(jìn)氣管較長(zhǎng)，二氧化碳能充分和飽和石灰水反應(yīng)，丙試管中進(jìn)氣管較短，導(dǎo)致二氧化碳和飽和石灰水反應(yīng)不充分，且隨著氣體的進(jìn)入，試管中的液體被排到水槽中，故選乙．
故答案為：不安全，不合理；乙．

點(diǎn)評(píng) 本題以鈉的化合物為載體綜合考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，為高頻考點(diǎn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)把握實(shí)驗(yàn)，難度中等．