Question

5．供氧呼吸面具中的制氧劑主要成分是過氧化鈉（Na₂O₂）．同學們用過氧化鈉代替制氧劑在呼吸面具中使用一段時間后，對固體成分展開研究．
【查閱資料】Na₂O₂能分別與H₂O和CO₂反應生成O₂，并放出大量的熱量．
方程式分別為：①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑
【猜想假設】固體可能為：①Na₂CO₃；       ②NaOH和Na₂CO₃；
③Na₂O₂和Na₂CO₃；   ④Na₂O₂和NaOH和Na₂CO₃．
【定性研究】實驗Ⅰ：取少量固體于試管中，加足量水，有氣泡產(chǎn)生（或?qū)�帶火星的木條伸入試管中，木條復燃），證明固體中有Na₂O₂．
實驗Ⅱ：取少量固體于試管中，滴加足量稀鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡，證明固體中含有Na₂CO₃．
實驗Ⅲ：取少量固體于試管中，加足量水，手摸試管感覺發(fā)燙，證明固體中含有NaOH．
實驗Ⅳ：取少量固體于試管中，加足量水，再滴加足量的氯化鈣溶液，過濾．向濾液中加入酚酞試液，溶液變紅，證明固體中含有NaOH．
【反思評價】上述根據(jù)現(xiàn)象得出結論正確的實驗是實驗Ⅰ．
【定量研究】定性研究遇阻，同學們決定用定量測定法研究該固體成分．
取2.62g固體于燒杯內(nèi)，加入20克蒸餾水，固體完全溶解后燒杯內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為22.3g．繼續(xù)向燒杯中加入澄清石灰水至不再產(chǎn)生沉淀，過濾、洗滌、干燥并稱量得固體X克．
【實驗結論】當X的數(shù)值范圍是0＜X＜1時，猜想假設④成立．
【延伸拓展】（1）用該方法測得的Na₂O₂含量偏大，你認為原因是反應放熱，得到的氧氣中有大量的水蒸氣．
（2）現(xiàn)有質(zhì)量為M的CO、H₂的混合氣體，將其充分燃燒后的產(chǎn)物通過足量的質(zhì)量為N的Na₂O₂固體，充分反應后固體質(zhì)量為M+N．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據(jù)“①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂”，推測猜想與假設①為Na₂CO₃；
【定性研究】實驗Ⅰ：根據(jù)2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，固體中有Na₂O₂，確定實驗現(xiàn)象；
根據(jù)證明固體中含有NaOH，酚酞試液的變色規(guī)律，確定實驗現(xiàn)象；
【反思評價】實驗Ⅰ中的現(xiàn)象和結論屬于一一對應關系；其它實驗中的現(xiàn)象對應的結論還有另外的可能性；
【實驗結論】根據(jù)過氧化鈉與水反應能生成氫氧化鈉和氧氣，反應前后減少的質(zhì)量為生成的氧氣的質(zhì)量，利用氧氣的質(zhì)量求出過氧化鈉的質(zhì)量，從而求出2.62g固體中碳酸鈉的質(zhì)量進行分析解答；
【延伸拓展】（1）根據(jù)碳酸鈉與足量的稀鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡，再通入澄清的石灰水，若變渾濁；
（2）利用差量法，根據(jù)化學方程式分析：CO與H₂在氧氣中完全燃燒，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再與Na₂O₂反應進行分析解答．

解答 解：【猜想與假設】根據(jù)“①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂”，則推測猜想與假設①為Na₂CO₃；
【定性研究】實驗Ⅰ：因為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，取少量固體放入試管中，加足量水，看到固體溶解，有氣泡產(chǎn)生（或?qū)�帶火星的木條伸入試管中，木條復燃），證明固體中有Na₂O₂．
實驗Ⅳ：因為碳酸鈉與氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；取少量固體放入試管中，加足量水，再滴加足量的氯化鈣溶液后，過濾出碳酸鈣，再向濾液中加入酚酞試液，若溶液變成紅色，則證明原固體中含有NaOH．
【反思評價】
有些同學認為通過實驗Ⅱ并不能確定固體中含有Na₂CO₃；還有些同學認為通過實驗Ⅲ也不能證明固體中一定含有NaOH．其原因是：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，影響氫氧化鈉的判定；上述根據(jù)現(xiàn)象得出結論正確的實驗是實驗Ⅰ；
【定量研究】根據(jù)過氧化鈉與水反應能生成氫氧化鈉和氧氣，反應前后減少的質(zhì)量為生成的氧氣的質(zhì)量，氧氣的質(zhì)量=2.62g+20g-22.3g=0.32g
設過氧化鈉的質(zhì)量為y
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156               32
y                 0.32g
$\frac{156}{y}=\frac{32}{0.32g}$
y=1.06
假設2.62g固體是過氧化鈉和碳酸鈉的混合物，則碳酸鈉的質(zhì)量=2.62g-1.56g=1.06
設產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為x
Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
          106      100
          1.06g      x
$\frac{106}{1.06g}=\frac{100}{x}$
x=1g
【實驗結論】故當X的數(shù)值范圍是0＜X＜1時，猜想假設④成立．
【延伸拓展】（1）由于Na₂O₂能分別與H₂O和CO₂反應生成O₂，并放出大量的熱量，得到的氧氣中有大量的水蒸氣．
（2）CO與H₂在氧氣中完全燃燒，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再與Na₂O₂反應：2CO+O₂  $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳與二氧化碳物質(zhì)的量相等，Na₂O₂與CO₂反應：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，總方程式為：2CO+2Na₂O₂=2Na₂CO₃，質(zhì)量增重△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知反應后固體質(zhì)量增加量為CO的質(zhì)量；2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水與氫氣物質(zhì)的量相等，Na₂O₂與H₂O反應：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，總方程式為：2H₂+2Na₂O₂=4NaOH，質(zhì)量增重△m=4NaOH-2Na₂O₂=2H₂，可知反應后固體增加的質(zhì)量為氫氣質(zhì)量，
所以Na₂O₂增重的質(zhì)量為CO與H₂混合氣體的質(zhì)量，充分反應后固體質(zhì)量為M+N．
故答案為：
【猜想假設】Na₂CO₃；
【定性研究】有氣泡產(chǎn)生（或?qū)�帶火星的木條伸入試管中，木條復燃），紅；
【反思評價】實驗Ⅰ；
【實驗結論】0＜X＜1；
【延伸拓展】（1）反應放熱，得到的氧氣中有大量的水蒸氣；
（2）M+N．

點評 該考點的命題方向主要是以實驗探究題的形式，給出有關的信息提示，讓學生通過實驗探究，分析推斷出該物質(zhì)的組成成分；中考的重點是考查學生通過實驗的方法來研究物質(zhì)的組成成分以及含量能力．