Question

當(dāng)?shù)V井內(nèi)遇有災(zāi)害事故，造成環(huán)境中缺氧或出現(xiàn)高濃度有毒有害氣體時(shí)，可佩戴“化學(xué)氧自救器”逃生．其化學(xué)反應(yīng)原理為：正常呼氣時(shí)，呼出的二氧化碳?xì)怏w和藥罐內(nèi)生氧劑（過(guò)氧化鈉Na₂O₂）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧氣以供給人呼吸．某化學(xué)活動(dòng)小組的同學(xué)圍繞其化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行了一系列的探究活動(dòng)．

（1）用如圖所示由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若用石灰石與稀酸鹽反應(yīng)制取二氧化碳，則A裝置可采用下圖中的________（填序號(hào)）有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______．
②用C裝置中的氫氧化鈉溶液吸收未與過(guò)氧化鈉反應(yīng)的二氧化碳．請(qǐng)寫(xiě)出氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式________．
③證明生成的氣體是氧氣，可使用________進(jìn)行檢驗(yàn)．
（2）二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)除生成氧氣還生成什么其他物質(zhì)？有位同學(xué)推測(cè)可能生成了一種酸或一種堿，另一個(gè)同學(xué)認(rèn)為不可能，其理由是________．
（3）有同學(xué)推測(cè)可能生成了一種碳酸鹽．并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，請(qǐng)將下表填寫(xiě)完整．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
將二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)后的固體________	________	二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成的化合物是________

（4）如果每人每小時(shí)消耗的氧氣在某溫度和壓強(qiáng)條件下的體積為50L，若從礦井中逃生需2小時(shí)，則“化學(xué)氧自救器”中至少需要過(guò)氧化鈉多少克？（已知：在上述溫度和壓強(qiáng)條件下氧氣的密度為1.5g/L）

Answer 1

解：（1）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F或G；石灰石的主要成份是碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；其反應(yīng)方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故答案為：F或G；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，其反應(yīng)方程式是：2NaOH+CO₂ =Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：2NaOH+CO₂ =Na₂CO₃+H₂O；
③檢驗(yàn)是否是氧氣用的是帶火星的木條．將帶火星的木條伸入盛有氣體的集氣瓶?jī)?nèi)觀察，如木條復(fù)燃就證明是氧氣．
故答案是：帶火星的木條；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道：二氧化碳與過(guò)氧化鈉都不含氫元素，故不可能生成含有氫元素的酸或堿．
故答案是：二氧化碳與過(guò)氧化鈉都不含氫元素，故不可能生成含有氫元素的酸或堿；
（3）為了驗(yàn)證該反應(yīng)可能生成了一種碳酸鹽，只要驗(yàn)證生成物中有碳酸根就可以了，因此需要用兩種試劑稀鹽酸和澄清的石灰水．
故答案是：加入一只小試管中，然后滴加適量的稀鹽酸，再把生成的氣體通入澄清的石灰水；試管中有氣泡冒出，澄清的石灰水變渾濁；碳酸鹽；
（4）50L氧氣的質(zhì)量為：50L×1.5g/L=75g
該潛水艇中每天消耗氧氣的質(zhì)量為：2×75g=150g，
設(shè)該潛水艇中2小時(shí)需要過(guò)氧化鈉的質(zhì)量為x．
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑
156 32
x 150g
則，
解得，x=731.25g．
答：“化學(xué)氧自救器”中至少需要過(guò)氧化鈉731.5克．
分析：（1）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；根據(jù)反應(yīng)物、生成物以及反應(yīng)條件正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
②氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式；
③根據(jù)氧氣能支持燃燒的性質(zhì)，可以用帶火星的木條進(jìn)行檢驗(yàn)；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以知道反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，對(duì)作出的猜想做出合理的判斷與解釋?zhuān)?br />（3）要驗(yàn)證該反應(yīng)可能生成了一種碳酸鹽，只要用稀鹽酸和澄清的石灰水驗(yàn)證碳酸根離子的存在就可以了．
（4）根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算解決，先要對(duì)消耗的氧氣進(jìn)行體積與質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，再利用2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑求過(guò)氧化鈉的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本道題目看起來(lái)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、碳酸根的檢驗(yàn)等一些基礎(chǔ)性知識(shí)．另外根據(jù)化學(xué)式計(jì)算，主要考查計(jì)算的方法和計(jì)算的準(zhǔn)確性．