1.過氧化鈉(Na
2O
2)是一種淡黃色固體.在一次科技活動(dòng)中,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)將包有Na
2O
2固體的棉花放入了如圖1的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)了高低不同的兩根蠟燭,下面的蠟燭先熄滅,上面的蠟燭后熄滅;同時(shí)也驚奇地發(fā)現(xiàn)棉花燃燒了起來.
(一).探究棉花燃燒的原因
(1)實(shí)驗(yàn)中“下面的蠟燭先熄滅,上面的蠟燭后熄滅”的現(xiàn)象說明二氧化碳具有密度比空氣大、不能燃燒、不支持燃燒的性質(zhì).
(2)棉花為什么會(huì)燃燒呢?小組同學(xué)聯(lián)想起物質(zhì)燃燒的相關(guān)知識(shí),推理出棉花要燃燒,除了滿足“棉花是可燃物”這一條件,還另需滿足a:與氧氣接觸、b:溫度達(dá)到棉花的著火點(diǎn)兩個(gè)條件.
【提出問題】在上述實(shí)驗(yàn)中是如何給棉花提供a和b這兩個(gè)燃燒條件的呢?
【查閱資料】在常溫下Na
2O
2和CO
2能發(fā)生化學(xué)反應(yīng).
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】經(jīng)過討論后,小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①檢查整套裝置的氣密性;
②把相關(guān)的試劑放入對(duì)應(yīng)的儀器內(nèi),并按圖2組裝整套實(shí)驗(yàn)儀器;
③用力推動(dòng)針筒的活塞,把稀鹽酸注入試管內(nèi);
④一段時(shí)間后,在P處放置一根帶火星的小木條,觀察現(xiàn)象.
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①無水硫酸銅沒有變藍(lán)色;②帶火星的小木條復(fù)燃;③飽和的澄清石灰水出現(xiàn)白色不溶物.
【實(shí)驗(yàn)分析】①A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是CaCO
3+2HCl═CaCl
2+H
2O+CO
2↑;
②D裝置的燒杯內(nèi)出現(xiàn)白色不溶物的原因是過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)放熱,導(dǎo)致氫氧化鈣溶解度減。
③為了保證進(jìn)入D裝置的氣體中不含水蒸氣,小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置中B裝置的作用是吸收水蒸氣;C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳中是否含有水蒸氣.
【得出結(jié)論】①“小木條復(fù)燃”說明Na
2O
2和CO
2反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣,使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a;②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na
2O
2和CO
2反應(yīng)要放出(填“吸收”或“放出”)熱量,使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b.
請(qǐng)幫著完成過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Na
2O
2+2CO
2=2Na
2CO
3+O
2.
【拓展延伸】興趣小組的同學(xué)用脫脂棉包住少量過氧化鈉(Na
2O
2),放在石棉網(wǎng)上.在脫脂棉上滴加幾滴水,發(fā)現(xiàn)脫脂棉也燃燒起來.說明過氧化鈉(Na
2O
2)還能與水反應(yīng).過氧化鈉(Na
2O
2)與水反應(yīng)生成了什么?他們向盛有過氧化鈉粉末的試管中加入水,發(fā)現(xiàn)有氣泡,將帶火星木條伸入試管中,木條復(fù)燃,充分反應(yīng)后,取試管中的少量溶液放入另一小試管中加入幾滴無色酚酞試液,液體變成紅色,說明溶液中有NaOH生成.
過氧化鈉與水反應(yīng)方程式為:2Na
2O
2+2H
2O=4NaOH+O
2↑
過氧化鈉久置于空氣中會(huì)變質(zhì)產(chǎn)生氫氧化鈉和碳酸鈉兩種雜質(zhì).
(二).測定久置于空氣中的過氧化鈉樣品中過氧化鈉純度
【實(shí)驗(yàn)過程】稱量156g樣品放在銅網(wǎng)中,按圖3示裝置組裝后(藥水瓶底部留有小孔),稱量儀器及藥品總質(zhì)量,將銅網(wǎng)插入足量水中,反應(yīng)完全后稱量儀器及反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量.測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表.
| 樣品質(zhì)量 | 裝置及藥品總質(zhì)量 | 裝置及反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量 |
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) | 156 | 394g | 378g |
【問題討論】
(1)藥水瓶中堿石灰的作用為吸收水蒸氣.
(2)本實(shí)驗(yàn)測得過氧化鈉含量可能會(huì)偏小的原因是反應(yīng)生成的氧氣不能全部排出.
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算:①生成氧氣16g.
②樣品中過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50%.
(三)測定久置過氧化鈉樣品中碳酸鈉含量
【測定方案】
①如圖4所示,連接好裝置,檢查裝置氣密性;
②精確稱量一袋樣品質(zhì)量置于燒杯中并加入適量水混合,再全部倒入燒瓶中,并在分液漏斗中加入足量稀鹽酸;
③將液面調(diào)節(jié)到量氣管的“0”刻度,并使兩邊液面相平,打開止水夾和分液漏斗活塞;
④反應(yīng)結(jié)束后,再次調(diào)節(jié)量氣管兩邊液面相平,讀出氣體體積;
⑤計(jì)算樣品中碳酸鈉含量(CO
2的密度為1.97g/L).
【問題討論】
(1)圖4中油層的作用為防止二氧化碳溶于水,用橡皮管將分液漏斗和燒瓶連接起來,其作用是使燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等.
中和反應(yīng)放熱,滴加稀鹽酸后,發(fā)生裝置中的中和反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+HCl═NaCl+H
2O,這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生可能使測定結(jié)果偏大(填“偏大”、“偏小”或“無影響”).
(2)若測得量氣管讀數(shù)為896ml,則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格合適的是B(填字母序號(hào))
A、100ml B、1L C、2L
(3)步驟2中將樣品和水混合的目的是使過氧化鈉和水反應(yīng).