Question

為了探究“二氧化碳是否在水存在時才能和過氧化鈉反應”，課題研究小組的同學們設計了如圖所示的實驗裝置，分別進行甲、乙兩次實驗：
實驗甲：干燥的二氧化碳和過氧化鈉的反應
在干燥的試管Ⅱ中裝入Na₂O₂，在通入CO₂之前，關閉K₁和K₂．在試管I內裝入試劑X后，打開K₁和K₂，通入CO₂，幾分鐘后，將帶火星的木條插入試管Ⅲ的液面上，觀察到木條不復燃，且Ⅱ中的淡黃色沒有變化．
實驗乙：潮濕的二氧化碳和過氧化鈉的反應
在試管Ⅰ裝入試劑Y，其他操作同實驗甲，觀察到木條復燃，且II中淡黃色變?yōu)榘咨��?br />試回答下列問題：
（1）在裝入Na₂O₂后，通入CO₂前，為了防止Na₂O₂受潮，K₁和K₂的狀態(tài)應為K₁

 

；  K₂

 

 （均填“開”或“關”）．
（2）在實驗甲中，試劑X是

 

；在實驗乙中，試劑Y是

 

（3）根據(jù)上述兩個實驗現(xiàn)象，得到的結論是

 

（4）實驗乙反應的方程式為：

 

若實驗乙中有15.6gNa₂O₂參加反應，則轉移的電子數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：實驗甲：在干燥的試管Ⅱ中裝入Na₂O₂，在通入CO₂之前，關閉K₁和K₂，在試管I內裝入試劑X可用濃硫酸，進行干燥二氧化碳，確保是干燥的二氧化碳和過氧化鈉的反應，打開K₁和K₂，通入CO₂，幾分鐘后，將帶火星的木條插入試管Ⅲ的液面上，觀察到木條不復燃說明無氧氣生成，且Ⅱ中的淡黃色沒有變化說明過氧化鈉未參加反應，說明干燥的二氧化碳和過氧化鈉不反應；
實驗乙：實驗目的為潮濕的二氧化碳和過氧化鈉的反應，在試管Ⅰ裝入試劑Y，給二氧化碳提供水蒸氣，且不能吸收二氧化碳，可以為飽和碳酸氫鈉，打開K₁和K₂，通入CO₂，幾分鐘后，將帶火星的木條插入試管Ⅲ的液面上，觀察到木條復燃說明有氧氣生成，且Ⅱ中的淡黃色變?yōu)榘咨�說明過氧化鈉參加反應，說明潮濕的二氧化碳和過氧化鈉反應；
（1）在裝入Na₂O₂后，通入CO₂前，K₁和K₂的狀態(tài)應為都關閉，防止Na₂O₂受潮，防止試管Ⅲ溶液中的水蒸氣進入二氧化碳、Na₂O₂；
（2）X試劑作用是干燥二氧化碳；Y試劑作用是給二氧化碳提供水蒸氣；
（3）通過甲乙兩個實驗的實驗現(xiàn)象分析；
（4）二氧化碳和水反應生成碳酸鈉和氧氣，根據(jù)化合價的變化，結合過氧化鈉的質量計算轉移電子的物質的量；反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂中，只有O元素的化合價發(fā)生變化，Na₂O₂既是氧化劑又是還原劑，O元素化合價分別由-1價升高為0價、降低為-2價，則生成1molO₂，轉移2mol電子．

解答： 解：（1）實驗甲的目的為實驗干燥的二氧化碳和過氧化鈉是否反應，試管Ⅲ為氫氧化鈉溶液，為了防止溶液中的水蒸氣混入二氧化碳、Na₂O₂，所以在裝入Na₂O₂后，通入CO₂前，關閉K₁和K₂，
故答案為：關；關；
（2）X試劑作用是干燥二氧化碳，所以X為濃硫酸；Y試劑作用是給二氧化碳提供水蒸氣，且不能吸收二氧化碳，所以Y為飽和的碳酸氫鈉溶液，
故答案為：濃硫酸；飽和的碳酸氫鈉溶液；
（3）干燥的二氧化碳通過過氧化鈉，然后將帶火星的木條插入試管Ⅲ的液面上，觀察到木條不復燃，且Ⅱ中的淡黃色沒有變化，說明沒有氧氣生成，即干燥的二氧化碳與過氧化鈉不反應；在試管Ⅰ內裝入試劑Y，其他操作同實驗甲，觀察到木條復燃，且Ⅱ中的淡黃色變?yōu)榘咨�，說明混有水蒸氣的二氧化碳與過氧化鈉反應；則二氧化碳只有在水存在時才能和過氧化鈉反應，
故答案為：二氧化碳只有在水存在時才能和過氧化鈉反應；
（4）實驗乙潮濕的二氧化碳和過氧化鈉的反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，在 2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂反應中，只有Na₂O₂中O元素的化合價發(fā)生變化，分別由-1價變化為0價和-2價，2Na₂O₂生成1molO₂時，轉移的電子數(shù)為2mol；已知15.6g Na₂O₂參加反應，則n（Na₂O₂）=0.2mol，所以轉移電子物質的量為0.2mol，則轉移的電子數(shù)為1.204×10²³，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；1.204×10²³．

點評：本題考查了過氧化鈉與二氧化碳反應的探究實驗，為高頻考點，側重于學生的分析、實驗能力的考查，題目涉及試劑的選擇，注意把握實驗的原理，題目難度中等．