Question

13．小強(qiáng)同學(xué)在化學(xué)氧自救器的說明書中看到“人呼出氣體中的二氧化碳與自救器藥罐中的生氧劑（超氧化鉀KO₂）接觸能產(chǎn)生氧氣后，對(duì)自救器內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)原理產(chǎn)生了探究欲望．在老師指導(dǎo)下，小強(qiáng)與同學(xué)們展開了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，請(qǐng)你參與．
活動(dòng)Ⅰ：用下圖所示的由a、b、c、d組合成的成套裝置和有關(guān)藥品制取并收集氧氣．

（1）用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，則a裝置可采用下圖中的③（填序號(hào)），有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．

（2）用c裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與超氧化鉀反應(yīng)的二氧化碳．請(qǐng)寫出氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
活動(dòng)Ⅱ：探究二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)除生成氧氣還生成什么其它物質(zhì)？
【老師提示】二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)的生成物只有兩種，其一是氧氣，其二是一種化合物．
【作出猜想】二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物到底是哪種物質(zhì)？小強(qiáng)作出了以下三種猜想：
①是一種酸；     ②是一種堿；     ③是一種碳酸鹽．
通過對(duì)反應(yīng)物有關(guān)的元素組成的分析，小影同學(xué)認(rèn)為猜想①、②（填序號(hào)）一定是錯(cuò)誤的，理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，反應(yīng)物的組成中無氫元素故無酸堿生成．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們通過以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小強(qiáng)同學(xué)的另一個(gè)猜想．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取適量反應(yīng)后的固體樣品，滴加適量稀鹽酸，并將生成的氣體通入澄清石灰水中	有大量氣泡產(chǎn)生 澄清石灰水變渾濁	猜想③（填序號(hào)）是正確的，二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)生成的化合物是碳酸鉀（填名稱）．

【交流與討論】（1）小影認(rèn)為：二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．
（2）小強(qiáng)簡(jiǎn)述了化學(xué)氧自救器能達(dá)到氧自救的化學(xué)反應(yīng)原理超氧化鉀能吸收呼出氣體中的二氧化碳，轉(zhuǎn)化為能供給呼吸的氧氣（用語(yǔ)言敘述）．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生裝置主要由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件決定，收集裝置主要由氣體的密度和溶水性決定；
（2）[作出猜想]
要推斷二氧化碳和超氧化鉀反應(yīng)的產(chǎn)物可根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析判斷；
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]
可根據(jù)二氧化碳和超氧化鉀反應(yīng)的生成物---碳酸鉀的性質(zhì)（碳酸鉀可與酸反應(yīng)生成二氧化碳）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；
[交流與討論]
（1）根據(jù)二氧化碳和超氧化鉀反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物及方程式的書寫方法書寫方程式；
（2）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)探究的現(xiàn)象和結(jié)論進(jìn)行總結(jié)

解答 解：（1）反應(yīng)物的狀態(tài)是固態(tài)和液態(tài)，反應(yīng)條件是常溫，應(yīng)選固-液不加熱型的發(fā)生裝置；大理石的主要成份是碳酸鈣，鹽酸的溶質(zhì)是氯化氫氣體，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；氧氣的密度比空氣大，不易溶于水，可用排水法或向上排空氣法收集．
 （2）二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的產(chǎn)物碳酸鈉和水，方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
[作出猜想]
根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變；反應(yīng)前物質(zhì)中含鉀、碳、氧三種元素，由于反應(yīng)物中無H元素，而酸和堿中都含有氫元素，所以不可能為酸和堿；
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]
小強(qiáng)同學(xué)的另一個(gè)猜想是生成碳酸鹽，而碳酸鹽的特點(diǎn)是可以與酸反應(yīng)生成使澄清石灰水變渾濁的氣體，故可向樣品中加入稀鹽酸并將生成氣體通入澄清的石灰水進(jìn)行鑒定；
[交流與討論]
（1）二氧化碳與超氧化鉀反應(yīng)的產(chǎn)物K₂CO₃和O₂，方程式是4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；
（2）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)探究可知二氧化碳和超氧化鉀可以反應(yīng)生成氧氣；
答案：（1）③；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑     
（2）2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O                           
活動(dòng)Ⅱ
【作出猜想】①②
二氧化碳與超氧化鉀都不含氫元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，不可能生成含有氫元素的酸與堿（答案合理即可）                            
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
滴加適量稀鹽酸，并將生成的氣體通入澄清石灰水中	有大量氣泡產(chǎn)生， 澄清石灰水變渾濁	③；碳酸鉀

【交流與討論】
（1）4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；                                                                 
（2）超氧化鉀能吸收呼出氣體中的二氧化碳，轉(zhuǎn)化為能供給呼吸的氧氣．

點(diǎn)評(píng) 本道題目看起來比較麻煩，但實(shí)際考查的是二氧化碳發(fā)生裝置的選擇、實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳的原理方程式、氧氣收集方法的選擇等一些基礎(chǔ)性知識(shí)．以實(shí)驗(yàn)探究的方式考查了方程式的書寫、碳酸鹽的鑒別、等知識(shí)，知識(shí)跨度較大，能較好的考查學(xué)生的思維能力和對(duì)知識(shí)的掌握及應(yīng)用能力；通常推測(cè)化學(xué)反應(yīng)中生成物質(zhì)化學(xué)式的重要依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變進(jìn)行推斷．