Question

3．師生聯(lián)誼晚會上，化學老師表演了“滴水生火”和“吹氣生火”的魔術．用棉花將一些過氧化鈉（Na₂O₂）包裹其中，用膠頭滴管向棉花團中滴水，稍后棉花團劇烈燃燒起來．接著再用棉花將一些過氧化鈉包裹其中，用一根玻璃導管向棉花團中吹氣，稍后棉花團也劇烈燃燒起來．同學們很感興趣，下課后，化學興趣小組的同學對燃燒原因及一瓶白色過氧化鈉固體的變質情況進行了如下探究．
【查閱資料】①過氧化鈉是一種淡黃色固體   ②過氧化鈉能與水反應，生成氫氧化鈉和氧氣  ③過氧化鈉能與二氧化碳反應，生成碳酸鈉和氧氣
【分析討論】（1）根據(jù)棉花團劇烈燃燒的現(xiàn)象分析，反應中除了生成氧氣外，還說明過氧化鈉發(fā)生的反應是放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）小陳同學認為從物理性質角度看該樣品中肯定不含過氧化鈉，他的理由是過氧化鈉為淡黃色，但小李同學覺得不可靠，他取了一些樣品加入適量的水，觀察到無氣泡產(chǎn)生（填現(xiàn)象），證明了小陳同學的判斷是正確的．
【猜想假設】猜想一：樣品中只有NaOH          猜想二：樣品中含有Na₂CO₃和NaOH
猜想三：樣品中只含Na₂CO₃
【實驗探究】為了證明以上猜想，甲乙丙三個同學利用小李同學所得的溶液，分別進行了如下三個實驗方案的探究：

序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論
甲		試紙變色，對比比色卡，pH＞7	樣品中一定含NaOH
乙		沒有氣體產(chǎn)生	樣品中一定不含Na2CO3
丙		產(chǎn)生沉淀，且溶液變成紅色	樣品中含Na2CO3和NaOH

（1）上述實驗方案中，實驗操作、現(xiàn)象和結論都正確的是丙（填序號）．
（2）實驗操作中存在的錯誤是將pH試紙直接浸入溶液中測pH．
（3）實驗方案中也有錯誤，請說出有錯誤的實驗方案以及錯誤的原因甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．
【繼續(xù)探究】
在老師的帶領下，同學們稱取了一定質量的樣品，加入足量的水，配成了50g溶液，再向所配得的溶液中逐滴滴加溶質質量分數(shù)為7.3%的稀鹽酸，并精確測量溶液的質量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出如圖所示稀鹽酸的質量與生成氣體質量的關系圖．試計算：

（1）變質前過氧化鈉的質量為7.8g；
（2）恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數(shù)為7.9%．（上述兩小題寫出解題過程）
【反    思】過氧化鈉應該密封保存．

Answer 1

分析 【分析討論】
可燃物燃燒的條件是：與氧氣接觸，溫度達到可燃物的著火點，二者必須同時具備，缺一不可；根據(jù)物質的物理性質可以判斷相關方面的問題；根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷物質的組成；
【猜想假設】
樣品中可能只有NaOH，也可能含有Na₂CO₃和NaOH，也可能只含Na₂CO₃；
【實驗探究】
測定溶液pH的方法是：用潔凈干燥的玻璃棒蘸取處理后的廢水，滴在pH試紙上，把變色的pH試紙與標準比色卡對照，即可得溶液的pH；碳酸鈉、氫氧化鈉的水溶液都顯堿性，都能夠使酚酞試液變紅色；稀鹽酸和氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水，和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；碳酸鈉和氯化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
【繼續(xù)探究】
化學反應前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數(shù)不變；溶質質量分數(shù)=$\frac{溶質質量}{溶液質量}$×100%；
【反思】根據(jù)物質的性質可以選擇保存物質的方法．

解答 解：【分析討論】
（1）根據(jù)棉花團劇烈燃燒的現(xiàn)象分析，反應中除了生成氧氣外，還說明過氧化鈉發(fā)生的反應是放熱反應，反應時放出的熱量能使溫度達到棉花的著火點．故填：放熱．
（2）從物理性質角度看該樣品中肯定不含過氧化鈉，因為過氧化鈉是淡黃色固體；取一些樣品加入適量的水，觀察到不產(chǎn)生氣泡，證明固體不是過氧化鈉．故填：過氧化鈉為淡黃色；不產(chǎn)生氣泡．
【猜想假設】樣品中可能只有NaOH，也可能含有Na₂CO₃和NaOH，也可能只含Na₂CO₃．故填：Na₂CO₃．
【實驗探究】（1）上述實驗方案中，實驗操作、現(xiàn)象和結論都正確的是丙．故填：丙．
（2）實驗操作中存在的錯誤是甲，錯誤之處是將pH試紙直接浸入溶液中測pH，這樣會污染試劑．故填：將pH試紙直接浸入溶液中測pH．
（3）實驗方案中也有錯誤，有錯誤的實驗方案以及錯誤的原因是：甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．故填：甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體；
故填：甲實驗不正確，因為碳酸鈉溶液也顯堿性；乙實驗也不正確，因為溶液中的氫氧化鈉先與加入的少量鹽酸反應，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．
【繼續(xù)探究】
（1）設反應生成氯化鈉的質量為x，
100g稀鹽酸中氯化氫的質量為：100g×7.3%=7.3g，
因為氫氧化鈉和碳酸鈉中的鈉元素都轉化到反應生成的氯化鈉中，由NaOH+HCl═NaCl+H₂O，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑可知，HCl～NaCl，
HCl～NaCl，
36.5 58.5
7.3g x
$\frac{36.5}{58.5}=\frac{7.3g}{x}$，
x=11.7g，
11.7g氯化鈉中鈉元素的質量為：11.7g×$\frac{23}{58.5}$×100%=4.6g，
設變質前過氧化鈉的質量為y，
根據(jù)題意有：y×$\frac{46}{78}$×100%=4.6g，y=7.8g，
故填：7.8．
（2）恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數(shù)為：$\frac{11.7g}{50g+100g-2.2g}$×100%=7.9%．
故填：7.9%．
【反思】因為過氧化鈉暴露在空氣中容易變質，因此應該密封保存，故填：密封．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．