Question

14．碳元素是日常生活中接觸非常多的一種元素，碳元素也形成了各種單質(zhì)、化合物及混合物，讓我們和大家一起走進(jìn)他們的世界

（1）根據(jù)表1提供的信息，填寫有關(guān)含碳物質(zhì)的對應(yīng)特性．

物質(zhì)用途	石墨作電極	活性炭凈水
對應(yīng)特征	導(dǎo)電性	吸附性

（2）液態(tài)二氧化碳滅火器可用于撲救檔案資料室發(fā)生的火災(zāi)，下列說法正確的有AB（填標(biāo)號）．
A．液態(tài)二氧化碳?xì)饣�后不會污染檔案資料
B．二氧化碳可覆蓋在燃燒物表面，隔絕空氣
C．液態(tài)二氧化碳?xì)饣瘯r吸熱，降低了可燃物的著火點(diǎn)
（3）小鳳又在一本參考書上發(fā)現(xiàn)，鎂也能在二氧化碳中燃燒！于是她做了這個實(shí)驗(yàn)（如圖1），將鎂條點(diǎn)燃后迅速伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)鎂條劇烈燃燒，發(fā)出白光，放熱，產(chǎn)生一種白色粉末和一種黑色粉末．根據(jù)上述現(xiàn)象，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；
這個實(shí)驗(yàn)還引發(fā)了我們對過去某些知識的反思，從而有了新的發(fā)現(xiàn)，新的發(fā)現(xiàn)是ABC（填序號）
A．在一定的條件下，二氧化碳也能支持燃燒；
B．活潑金屬著火時不能用二氧化碳滅火；
C．燃燒不一定需要有氧氣．
（4）“神州十號”飛船的成功發(fā)射是我國航天事業(yè)的又一里程碑．金屬過氧化物等可作宇宙飛船或潛水艇中的氧氣再生劑，如：淡黃色的過氧化鈉固體（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的二氧化碳反應(yīng)生成白色碳酸鈉固體和氧氣，為了驗(yàn)證該反應(yīng)中氧氣的產(chǎn)生，某興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)．
①過氧化鈉固體（Na₂O₂）與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②A裝置中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收的現(xiàn)象是C裝置處的澄清石灰水變渾濁．
（5）小明欲探究過氧化鈉吸收和釋放的氣體之間體積關(guān)系以及反應(yīng)的熱效應(yīng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下，請回答下列相關(guān)問題：
①檢查裝置氣密性的方法：用其中一只注射器中抽取一定體積空氣，如圖3連好裝置，緩緩?fù)苿�，若能觀察
到推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動，說明氣密性良好．
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳?xì)怏w，連接好裝置．藥品為什么需過量確保二氧化碳完全反應(yīng)，得到純凈的氧氣．
③緩緩?fù)苿幼⑸淦鰽活塞，片刻，可以觀察到溫度計(jì)液柱明顯上升，說明反應(yīng)放熱（填“吸熱”或“放熱”）同時還可以觀察到固體粉末發(fā)生變化的現(xiàn)象是黃色變白；
④小明查閱資料得知：相同的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數(shù)，則待A注射器中二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)完全后，裝置恢復(fù)至常溫，B注射器中活塞應(yīng)停留在50mL處．（不考慮實(shí)驗(yàn)帶來的誤差）
⑤小紅同學(xué)通過查閱資料了解到Na₂O₂還能與水反應(yīng)，方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑于是她根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)了另一種測定Na₂O₂的純度的方法：①稱取20g樣品于一只質(zhì)量為45g的錐形中；②一次性加入20mL蒸餾水后將錐形瓶放置在電子天平上（如圖4），觀察顯示數(shù)字的變化，并記錄（數(shù)據(jù)見表2）；③進(jìn)行計(jì)算．

時間/s	60	120	180	240	300
天平示數(shù)/g	83.82	82.43	82.15	81.80	81.80

i從上表數(shù)據(jù)判斷，240秒時，已經(jīng)反應(yīng)完全；
ii請你幫小紅同學(xué)計(jì)算此樣品中Na₂O₂的純度，并寫出過程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)活性炭具有吸附性分析；
（2）根據(jù)液態(tài)二氧化碳滅火的原理分析判斷；
（3）根據(jù)鎂與二氧化碳的反應(yīng)分析判斷．
（4）根據(jù)反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（5）①根據(jù)裝置特點(diǎn)探究裝置氣密性的檢查方法；
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳?xì)怏w，連接好裝置，根據(jù)特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況探究藥品為什么需過量；
③由溫度計(jì)顯示此反應(yīng)放出熱量，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨��?br />④根據(jù)過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式來比較二氧化碳和氧氣的分子個數(shù)比，然后據(jù)此解答；
⑤i．仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa₂O₂與20mL水反應(yīng)的時間；
ii．根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出生成的氧氣的質(zhì)量，再根據(jù)Na₂O₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算此樣品中Na₂O₂的純度為．

解答 解：（1）活性炭能用于凈水，是利用了活性炭的吸附性；
（2）A．液態(tài)二氧化碳?xì)饣�后，沒有液體留下，不會污染檔案資料，說法正確；
B．二氧化碳可覆蓋在燃燒物表面，隔絕空氣，說法正確；
C．著火點(diǎn)是物質(zhì)的屬性，一般不能改變，說法不正確；
（3）鎂與二氧化碳的反應(yīng)，方程式是：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C．通過這反應(yīng)說明了：在一定的條件下，二氧化碳也能支持燃燒、活潑金屬著火時不能用二氧化碳滅火、燃燒不一定需要有氧氣等．
（4）①過氧化鈉固體（Na₂O₂）與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②A裝置中是鹽酸與石灰石反應(yīng)，所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③如果二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收，能使澄清的石灰水變渾濁，所以現(xiàn)象是：C裝置處的澄清石灰水變渾濁．
（5）①檢查裝置氣密性的方法：推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動則氣密性良好；
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳?xì)怏w，連接好裝置，根據(jù)特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況分析藥品過量的原因：確保二氧化碳完全反應(yīng)，得到純凈的氧氣；
③由溫度計(jì)顯示此反應(yīng)放出熱量，說明此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨�的現(xiàn)象．
④因?yàn)橄嗤�的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數(shù)，根據(jù)2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂看出二氧化碳的氧氣的體積比是2：1，則待A注射器中二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)完全后，裝置恢復(fù)至常溫，B注射器中活塞應(yīng)停留在50mL處．
⑤i．仔細(xì)觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa₂O₂與20mL水完全反應(yīng)的時間是240秒；
ii由題意得，氧氣的質(zhì)量為：20g+45g+20g-81.80g=3.2g
設(shè)：Na₂O₂的質(zhì)量為x
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156                32
x                  3.2g
$\frac{156}{32}=\frac{x}{3.2g}$   解得 x=15.6g
所以Na₂O₂的純度=$\frac{15.6g}{20g}$×100%=78%．
故答為：（1）吸附性；（2）AB；（3）2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C．ABC．（4）①2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③；（5））①推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動；②確保二氧化碳完全反應(yīng)，得到純凈的氧氣；③放熱．④50；⑤i．240；ii78%．

點(diǎn)評 此題探究過氧化鈉固體在常溫下與二氧化碳反應(yīng)原理、現(xiàn)象、用途等知識點(diǎn)，涉及知識面很廣，探究問題較多，是鍛煉學(xué)生能力的一道不可多得的好題．