Question

15．某化學興趣小組為了探究過氧化鈉的強氧化性，設計了如圖所示的實驗裝置．

實驗步驟及現象如下：
①檢查該裝置的氣密性后，裝入藥品并連接儀器；
②緩慢通入一定量的N₂后，將裝置D連接好（導管末端未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，反應劇烈，產生黃綠色氣體；
③一段時間后，將導管末端伸入集氣瓶中收集氣體，裝置D中收集滿無色氣體；
④反應結束后，關閉分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至整套裝置中氣體無色．
請回答下列問題：
（1）若裝置B中的紫色石蕊試液先變紅后褪色，證明A中反應有Cl₂（填化學式）生成．若裝置B中改為滴有幾滴KSCN溶液的FeSO₄溶液，僅憑溶液變紅的現象能證明上述結論嗎？請說明理由：不能，因為反應生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色．
（2）裝置C的作用是吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣．
（3）該化學興趣小組同學認為裝置D中收集的氣體為氧氣，如何證明？將帶火星的木條伸入收集滿氣體的集氣瓶中，木條復燃，證明收集的氣體為氧氣．
（4）實驗證明，Na₂O₂能與干燥的HCl反應，完成并配平該化學方程式，并標出電子轉移的方向和數目．
□Na₂O₂+□HCl→□NaCl+□Cl₂+□H₂O．

Answer 1

分析 探究過氧化鈉的強氧化性流程：檢查該裝置的氣密性后，裝入藥品并連接儀器；緩慢通入一定量的N₂后，將裝置D連接好（導管末端未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，Na₂O₂具有強氧化性，將-1價的氯氧化成0價的氯，產生黃綠色氣體為Cl₂，在裝置A中發(fā)生：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，同時Na₂O₂與水反應生成氫氧化鈉和氧氣：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，裝置B中為紫色石蕊試液，濕潤的紅色石蕊試紙褪色，說明有HClO生成，氯氣和水反應生成HClO，所以說明裝置A中有Cl₂生成，裝置C吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣，裝置D中收集的氣體為氧氣．
（1）HClO有漂白性，氯氣和水反應生成HClO；O₂、Cl₂都具有強氧化性，都能將將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂、HCl，會導致收集的O₂不純凈；
（3）檢驗氧氣可用帶火星的木條如果能復燃為氧氣；
（4）根據氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數目相等，表現為化合價升降的總數相等進行解答．

解答 解：（1）裝置B中的紫色石蕊試液先變紅，說明有酸生成，濕潤的紅色石蕊試紙褪色，說明有HClO生成，為氯氣和水反應：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成的HClO具有漂白性，說明裝置A中有Cl₂生成，O₂、Cl₂都具有強氧化性，若裝置B中改為滴有幾滴KSCN溶液的FeSO₄溶液，Na₂O₂與水反應生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，
不能證明A中反應有Cl₂，
故答案為：Cl₂；不能，因為反應生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，會導致收集的O₂不純凈，且鹽酸具有揮發(fā)性，導致生成的氣體中含有HCl，氯氣、HCl都能和NaOH反應而除去，則NaOH的作用是吸收HCl和過量的Cl₂，防止污染空氣，使D中能收集到較為純凈的氧氣，
故答案為：吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣；
（3）檢驗氧氣用帶火星的木條，將帶火星的木條放入集氣瓶中，帶火星的木條復燃，證明是氧氣，
故答案為：將帶火星的木條伸入收集滿氣體的集氣瓶中，木條復燃，證明收集的氣體為氧氣；
（4）反應中O元素化合價由-1價降低到-2價，Na₂O₂為氧化劑，Cl元素化合價由-1價升高到0價，HCl為還原劑，根據得失電子守恒，反應轉移的電子數為2，則根據化合價升降總數相等結合質量守恒可知配平后的方程式應為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，電子轉移的方向和數目為：，
故答案為：．

點評 本題考查過氧化鈉的強氧化性實驗探究，側重考查學生動手操作、分析問題能力，物質的性質是實驗設計的依據，性質、制備實驗方案設計是高考高頻點，綜合性較強，涉及知識點較多，該題熟練掌握氯、鈉及其化合物知識是解答關鍵，題目難度中等．