Question

過(guò)氧化鈉在潛水艇中用作制氧劑，供人類呼吸之用．某學(xué)生為了驗(yàn)證這一實(shí)驗(yàn)，以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過(guò)氧化鈉樣品為原料，制取O₂，設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）A是制取CO₂的裝置，C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是

 

，為了檢驗(yàn)E中收集到的氣體，采取的操作方法是

 

．
（3）判斷D中的1.95g過(guò)氧化鈉樣品是否反應(yīng)完畢是通過(guò)觀察E裝置中的現(xiàn)象來(lái)完成的，你預(yù)測(cè)樣品反應(yīng)完畢時(shí)E裝置內(nèi)有何現(xiàn)象？

 

、

 

．
（4）反應(yīng)完畢時(shí)，若測(cè)得E中的集氣瓶收集到的氣體為250mL，當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下，實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值小約

 

mL（所用數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定），可能的原因是

 

．
（5）將16.8g CO₂和H₂O的混合氣體，通入足量的Na₂O₂中，可得O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6L，則原混合氣體中CO₂與H₂O的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：堿金屬及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),常見(jiàn)氣體制備原理及裝置選擇

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，注意該反應(yīng)中過(guò)氧化鈉既是氧化劑又是還原劑；
（2）無(wú)水硫酸銅吸水后變成藍(lán)色晶體；使帶火星的木條復(fù)燃的氣體是氧氣；
（3）根據(jù)裝置內(nèi)氣體的壓強(qiáng)判斷現(xiàn)象；
（4）根據(jù)過(guò)氧化鈉的質(zhì)量可以生成氧氣的體積，理論生成氣體的體積-實(shí)際氧氣的體積=差值；
（5）根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)算氧氣物質(zhì)的量，由2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，可知二氧化碳和水蒸氣都是2mol反應(yīng)生成1mol氧氣，可計(jì)算混合氣體總物質(zhì)的量，設(shè)CO₂物質(zhì)的量為xmol，水蒸氣物質(zhì)的量為（0.3-x）mol，利用二者質(zhì)量列方程計(jì)算．

解答： 解：（1）過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（2）無(wú)水硫酸銅吸水后變成藍(lán)色晶體CuSO₄?H₂O，過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，
故答案為：白色固體變藍(lán)；取下集氣瓶，豎立起來(lái)，用帶余燼木條深入瓶?jī)?nèi)，觀察木條是否復(fù)燃；
（3）當(dāng)D中的1.95g過(guò)氧化鈉樣品接近反應(yīng)完畢時(shí)，由于生成氧氣的量減少，壓強(qiáng)變小，所以E中可能會(huì)因二氧化碳與石灰水反應(yīng)而倒吸．
故答案為：由于生成氧氣的量減少，E中可能會(huì)因二氧化碳與石灰水反應(yīng)而倒吸；
（4）1.95g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)生成氧氣的體積為v．
2Na₂O₂----O₂；
2mol     22.4L

1.95g

78g/mol

    v
v=0.28L=280mL＞250mL，所以實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值�。�
280mL-250mL=30mL；
原因是Na₂O₂可能含有其它雜質(zhì)，
故答案為：30；Na₂O₂可能含有其它雜質(zhì)；
（5）生成氧氣物質(zhì)的量=

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，
由2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，可知二氧化碳和水蒸氣都是2mol反應(yīng)生成1mol氧氣，故混合氣體物質(zhì)的量為0.25mol×2=0.5mol，設(shè)CO₂物質(zhì)的量為xmol，水蒸氣物質(zhì)的量為（0.5-x）mol，則：
44x+（0.5-x）×18=16.8；
解得：x=0.3mol，
所以水的物質(zhì)的量=0.5mol-0.3mol=0.2mol，
原混合氣體中CO₂與H₂O的物質(zhì)的量之比為3：2，故答案為3：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鈉及其化合物的性質(zhì)，難度不大，注意過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)中過(guò)氧化鈉既是氧化劑又是還原劑．