Question

10．小明發(fā)現(xiàn)一種淡黃色的粉末可以用于殺菌、消毒和漂白，于是想探究該固體的成分．
[提出問(wèn)題]該淡黃色固體的化學(xué)成分是什么？
[查閱資料]
（1）硫單質(zhì)是一種淡黃色固體，難溶于水，在空氣中點(diǎn)燃硫單質(zhì)，生成一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體．
（2）過(guò)氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體，能與水反應(yīng)，生成氣體并放出大量的熱．
[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案]
方案一：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩并觀察現(xiàn)象．
方案二：在燃燒匙里放少量該固體，在酒精燈上加熱，觀察現(xiàn)象．
比較以上兩方案，你認(rèn)為的最佳方案是方案一，理由是（從環(huán)保、操作等角度分析）操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，對(duì)環(huán)境無(wú)污染．
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并得出結(jié)論]
小明向盛有少量該固體的試管中加入2mL水，立刻觀察到有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，并且驗(yàn)證出該反應(yīng)同時(shí)生成了氫氧化鈉（NaOH）．通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定該淡黃色粉末為過(guò)氧化鈉．
小明想對(duì)生成的氣體成分判斷，他提出了以下兩種假設(shè)：
①該氣體是CO            ②該氣體是O₂
你認(rèn)為上述假設(shè)哪個(gè)更合理？并說(shuō)明選擇的理由．假設(shè)②合理，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中不含碳元素．
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證你的合理假設(shè)（寫出簡(jiǎn)要操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論）．

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	證明是氧氣

[計(jì)算]在過(guò)氧化鈉（Na₂O₂）中，①氧元素的化合價(jià)為-1；
②過(guò)氧化鈉中鈉、氧元素的質(zhì)量比為23：16；
③78克過(guò)氧化鈉與多少克二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等？（列式計(jì)算 ）

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)硫在空氣中點(diǎn)燃生成生成一種無(wú)色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復(fù)雜；即操作的是否簡(jiǎn)單進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并得出結(jié)論】根據(jù)質(zhì)量根據(jù)物質(zhì)過(guò)氧化鈉的化學(xué)式Na₂O₂，利用化合價(jià)代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價(jià)，計(jì)算化合物中O元素的化合價(jià)．質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不會(huì)變化和氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃分析；
【計(jì)算】①根據(jù)物質(zhì)過(guò)氧化鈉的化學(xué)式Na₂O₂，利用化合價(jià)代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價(jià)，計(jì)算化合物中O元素的化合價(jià)；
②根據(jù)化學(xué)式能計(jì)算組成物質(zhì)的元素的質(zhì)量比；根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式計(jì)算組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，利用元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出一定物質(zhì)中元素質(zhì)量

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】硫在空氣中點(diǎn)燃生成生成一種無(wú)色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復(fù)雜；而方案一中的操作：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩，硫和水不反應(yīng)也不溶于水，過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，該操作簡(jiǎn)單，無(wú)污染，現(xiàn)象明顯；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并得出結(jié)論】質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不會(huì)變化，反應(yīng)前只有鈉、氧、氫元素，無(wú)碳元素，所以生成的氣體不可能是一氧化碳；即猜想②正確；
氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，所以我們可以用帶火星的木條來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體，若木條復(fù)燃則說(shuō)明該氣體是氧氣，即我們的判斷正確，所以

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條燃燒	證明是氧氣

【計(jì)算】①依據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為零，
設(shè)化合物Na₂O₂中O元素化合價(jià)為x，
（+1）×2+2x=0，
解得x=-1；
②過(guò)氧化鈉中鈉、氧兩種種元素的質(zhì)量比為：（23×2）：（16×2）═46：32=23：16；
設(shè)78克過(guò)氧化鈉與質(zhì)量為y的二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等，則：
78g×$\frac{16×2}{78}$×100%=y•$\frac{16×2}{12+16×2}$×100%，
解得：y=44g
答：78克過(guò)氧化鈉與44克二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等．
故答案為：方案一，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；
假設(shè)②合理，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中不含碳元素；

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條燃燒	證明是氧氣

【計(jì)算】①-1；
②23：16；
③44克．

點(diǎn)評(píng) 判斷實(shí)驗(yàn)方案要從可行性、操作是否簡(jiǎn)單易行、現(xiàn)象是否明顯、是否無(wú)污染等方面分析；解答信息題要充分抓住題中信息和課本上的相關(guān)知識(shí)．