Question

15．某化學(xué)興趣小組為了探究過(guò)氧化鈉的強(qiáng)氧化性，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下：
①檢查該裝置的氣密性后，裝入藥品并連接儀器；
②緩慢通入一定量的N₂后，將裝置D連接好（導(dǎo)管末端未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生黃綠色氣體；
③一段時(shí)間后，將導(dǎo)管末端伸入集氣瓶中收集氣體，裝置D中收集滿(mǎn)無(wú)色氣體；
④反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉分液漏斗的活塞，再通入一定量的N₂，至整套裝置中氣體無(wú)色．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若裝置B中的紫色石蕊試液先變紅后褪色，證明A中反應(yīng)有Cl₂（填化學(xué)式）生成．若裝置B中改為滴有幾滴KSCN溶液的FeSO₄溶液，僅憑溶液變紅的現(xiàn)象能證明上述結(jié)論嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由：不能，因?yàn)榉磻?yīng)生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色．
（2）裝置C的作用是吸收過(guò)量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣．
（3）該化學(xué)興趣小組同學(xué)認(rèn)為裝置D中收集的氣體為氧氣，如何證明？將帶火星的木條伸入收集滿(mǎn)氣體的集氣瓶中，木條復(fù)燃，證明收集的氣體為氧氣．
（4）實(shí)驗(yàn)證明，Na₂O₂能與干燥的HCl反應(yīng)，完成并配平該化學(xué)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．
□Na₂O₂+□HCl→□NaCl+□Cl₂+□H₂O．

Answer 1

分析 探究過(guò)氧化鈉的強(qiáng)氧化性流程：檢查該裝置的氣密性后，裝入藥品并連接儀器；緩慢通入一定量的N₂后，將裝置D連接好（導(dǎo)管末端未伸入集氣瓶中），再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，Na₂O₂具有強(qiáng)氧化性，將-1價(jià)的氯氧化成0價(jià)的氯，產(chǎn)生黃綠色氣體為Cl₂，在裝置A中發(fā)生：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，同時(shí)Na₂O₂與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，裝置B中為紫色石蕊試液，濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙褪色，說(shuō)明有HClO生成，氯氣和水反應(yīng)生成HClO，所以說(shuō)明裝置A中有Cl₂生成，裝置C吸收過(guò)量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣，裝置D中收集的氣體為氧氣．
（1）HClO有漂白性，氯氣和水反應(yīng)生成HClO；O₂、Cl₂都具有強(qiáng)氧化性，都能將將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂、HCl，會(huì)導(dǎo)致收集的O₂不純凈；
（3）檢驗(yàn)氧氣可用帶火星的木條如果能復(fù)燃為氧氣；
（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等，表現(xiàn)為化合價(jià)升降的總數(shù)相等進(jìn)行解答．

解答 解：（1）裝置B中的紫色石蕊試液先變紅，說(shuō)明有酸生成，濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙褪色，說(shuō)明有HClO生成，為氯氣和水反應(yīng)：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，生成的HClO具有漂白性，說(shuō)明裝置A中有Cl₂生成，O₂、Cl₂都具有強(qiáng)氧化性，若裝置B中改為滴有幾滴KSCN溶液的FeSO₄溶液，Na₂O₂與水反應(yīng)生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，
不能證明A中反應(yīng)有Cl₂，
故答案為：Cl₂；不能，因?yàn)榉磻?yīng)生成的氧氣也可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）Cl₂有毒不能直接排空，如果O₂中混有Cl₂，會(huì)導(dǎo)致收集的O₂不純凈，且鹽酸具有揮發(fā)性，導(dǎo)致生成的氣體中含有HCl，氯氣、HCl都能和NaOH反應(yīng)而除去，則NaOH的作用是吸收HCl和過(guò)量的Cl₂，防止污染空氣，使D中能收集到較為純凈的氧氣，
故答案為：吸收過(guò)量的氯氣，防止污染環(huán)境，使D收集較為純凈的氧氣；
（3）檢驗(yàn)氧氣用帶火星的木條，將帶火星的木條放入集氣瓶中，帶火星的木條復(fù)燃，證明是氧氣，
故答案為：將帶火星的木條伸入收集滿(mǎn)氣體的集氣瓶中，木條復(fù)燃，證明收集的氣體為氧氣；
（4）反應(yīng)中O元素化合價(jià)由-1價(jià)降低到-2價(jià)，Na₂O₂為氧化劑，Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，HCl為還原劑，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2，則根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等結(jié)合質(zhì)量守恒可知配平后的方程式應(yīng)為：Na₂O₂+4HCl=2NaCl+Cl₂↑+2H₂O，電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查過(guò)氧化鈉的強(qiáng)氧化性實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重考查學(xué)生動(dòng)手操作、分析問(wèn)題能力，物質(zhì)的性質(zhì)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)，性質(zhì)、制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是高考高頻點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，該題熟練掌握氯、鈉及其化合物知識(shí)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．