Question

【題目】某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行了以下化學(xué)實(shí)驗(yàn)：將金屬鈣置于空氣中燃燒，然后向所得固體產(chǎn)物中加入一定量蒸餾水，此過程中反應(yīng)放出大量的熱，并且放出有臭味的氣體。

（1）甲同學(xué)提出：運(yùn)用類比學(xué)習(xí)的思想，Ca與Mg位于同一主族，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性。請寫出Ca在空氣中燃燒發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________。

（2）乙同學(xué)提出：Ca的性質(zhì)比Na活潑，在空氣中燃燒還應(yīng)有CaO2生成，請寫出燃燒后固體產(chǎn)物與水反應(yīng)放出氣體的化學(xué)方程式____________________。

（3）丙同學(xué)提出用實(shí)驗(yàn)的方法探究放出臭味氣體的成分：

（查閱資料）

1．CaO2遇水反應(yīng)生成H2O2，H2O2可能會分解產(chǎn)生一定量的O3。

2．碘量法是最常用的臭氧測定方法，其原理為強(qiáng)氧化劑臭氧(O3)與碘化鉀(KI)水溶液反應(yīng)生成游離碘(I2)，臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣。反應(yīng)式為O3＋2KI＋H2O=O2＋I(xiàn)2＋2KOH。

（提出假設(shè)）

假設(shè)1：該臭味氣體只有NH3；

假設(shè)2：該臭味氣體只有________；

假設(shè)3：該臭味氣體含有________。

（設(shè)計方案　進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究）

（4）該小組同學(xué)設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證上述假設(shè)。請完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論(儀器自選)。

限選實(shí)驗(yàn)試劑：紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙、pH試紙、淀粉－KI溶液、蒸餾水。

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取少量反應(yīng)后固體于試管中，______	_____________

Answer 1

【答案】2Ca＋O22CaO、3Ca＋N2Ca3N2、2Ca＋CO22CaO＋C 2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑ O3 O3和NH3 向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應(yīng)后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產(chǎn)生的氣體通入淀粉－KI溶液中 若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液不變色，則假設(shè)1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立

【解析】

（1）由于鎂可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮?dú)夥磻?yīng)，則鈣也可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮?dú)夥磻?yīng)；

（2）Ca在空氣中燃燒的產(chǎn)物中能與水反應(yīng)放出氣體的物質(zhì)為CaO2和Ca3N2；

（3）根據(jù)題中所給信息知，有氣味的氣體可以是NH3，也可以是O3，還可以是二者的混合物；驗(yàn)證是否含有NH3，可用濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明有NH3；驗(yàn)證是否含有臭氧，可用淀粉KI溶液，由題給信息知臭氧能使淀粉KI溶液變藍(lán)。

（1）由于鎂可以和空氣中的氧氣、二氧化碳、氮?dú)夥磻?yīng)，鈣與鎂的化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性，所以鈣也可以和這三種氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ca+O22CaO、3Ca+N2Ca3N2、2Ca+CO22CaO+C，故答案為：2Ca+O22CaO、3Ca+N2Ca3N2、2Ca+CO22CaO+C；

（2）Ca在空氣中燃燒的產(chǎn)物中能與水反應(yīng)放出氣體的物質(zhì)為CaO2和Ca3N2，CaO2與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+ O2↑，Ca3N2與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca3N2+6H2O=3Ca(OH)2+2NH3↑，故答案為：2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑；

（3）根據(jù)題中所給信息知，有氣味的氣體可以是NH3，也可以是O3，還可以是二者的混合物；驗(yàn)證是否含有NH3，可用濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)，則證明有NH3；驗(yàn)證是否含有臭氧，可用淀粉KI溶液，由題給信息知臭氧能使淀粉KI溶液變藍(lán)；具體實(shí)驗(yàn)操作為向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應(yīng)后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產(chǎn)生的氣體通入淀粉KI溶液中；預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論是若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉KI溶液不變色，則假設(shè)1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍(lán)色，且淀粉KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立，故答案為：O3；O3和NH3；向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量反應(yīng)后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產(chǎn)生的氣體通入淀粉－KI溶液中；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液不變色，則假設(shè)1成立；若濕潤的紅色石蕊試紙不顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)2成立；若濕潤的紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉－KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立。