Question

7．新年聯(lián)歡晚會(huì)上，老師給同學(xué)們表演了一個(gè)魔術(shù)：大燒杯中盛有一只燃著的蠟燭和一團(tuán)包有過氧化鈉的棉花，將一瓶二氧化碳倒入燒杯中，蠟燭慢慢的熄滅，然后棉花突然劇烈的燃燒起來．這出乎意料的現(xiàn)象引起同學(xué)們的極大興趣，請(qǐng)參與同學(xué)們的討論和探究．

（1）蠟燭熄滅的根本原因是與氧氣隔絕．
提出問題：棉花為什么燃燒呢？
推理：棉花燃燒所需要的條件是與氧氣接觸，溫度達(dá)到著火點(diǎn)．
猜想與假設(shè)：①可能是二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣．
②可能是蠟燭燃燒引燃了棉花．
③可能是過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)放出熱量，引燃了棉花．
（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

驗(yàn)證內(nèi)容	操作要點(diǎn)	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
猜想①	向盛滿二氧化碳的集氣瓶中撒入足量的過氧化鈉粉末，充分振蕩，并將帶火星的木條伸入集氣瓶中	帶火星的木條復(fù)燃	猜想①成立
猜想②	用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 點(diǎn)燃蠟燭，放置足夠長 （比魔術(shù)所用時(shí)間更長）時(shí)間	無現(xiàn)象	猜想②不成立
猜想③	（根據(jù)你的猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）向盛滿二氧化碳的集氣瓶中加入適量二氧化碳，用手觸摸瓶壁	瓶壁溫度升高	猜想③成立

（3）通過猜想①成立，可知二氧化碳和過氧化鈉（Na₂O₂）反應(yīng)生成氧氣和碳酸鈉，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（4）通常CO₂可作滅火器，若過氧化鈉（Na₂O₂）引起的火災(zāi)不能（填“能”或“不能”）用CO₂熄滅．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燃燒的三個(gè)條件：①可燃物、②與氧氣接觸、③溫度達(dá)到著火點(diǎn)．及滅火的原理，可以推斷出蠟燭熄滅的原因是因?yàn)镃O₂的倒入，隔絕了氧氣的緣故．棉花的燃燒也需要這三個(gè)條件，因?yàn)槊藁ū旧硎强扇嘉�，所以棉花的燃燒還需要另兩個(gè)條件．那么到底是哪個(gè)條件使棉花燃燒的呢？我們可以通過如下實(shí)猜想：①②兩個(gè)猜想都沒有涉及到溫度的問題，所以猜想③必然與溫度有關(guān)．
③可能是過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)放出熱量，引燃了棉花（滿足溫度的需要）
（2）①的探究只是認(rèn)為是蠟燭點(diǎn)燃了棉花，與反應(yīng)是否放熱和是否生成氧氣無關(guān)．那么我們只需要做如甲圖所示的實(shí)驗(yàn)，把棉花放置相當(dāng)長的一段時(shí)間后，看其是否燃燒．
②的猜想，向裝滿CO₂的集氣瓶中撒入足量的過氧化鈉粉末，充分震蕩，并檢驗(yàn)是否產(chǎn)生氧氣．
③解決這個(gè)猜想，可以做如甲圖所示實(shí)驗(yàn)，只需拿掉蠟燭就可以了，看還能不能燃燒．如果能燃燒，說明是反應(yīng)放熱使棉花燃燒的；
（3）根據(jù)過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣進(jìn)行解答．

解答 解：（1）蠟燭熄滅的根本原因是燒杯中倒入二氧化碳后，與氧氣隔絕；棉花燃燒所需要的條件是：與氧氣接觸，溫度達(dá)到著火點(diǎn)；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
從過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)考慮：可能是過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)放出熱量，引燃了棉花
（2）【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
猜想①向盛滿二氧化碳的集氣瓶中加入適量的過氧化鈉粉末，充分振蕩，并將帶火星的木條伸入集氣瓶中，帶火星的木條復(fù)燃．可知二氧化碳與過氧化
鈉反應(yīng)生成了氧氣；
猜想②中探究的是：可能是蠟燭燃燒引燃了棉花．所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃蠟燭，放置足夠長（比魔術(shù)所用時(shí)間更長）時(shí)間．時(shí)間足夠長，是為了保證達(dá)到蠟燭所能加熱的最高溫度．可以想象的出，棉花是不會(huì)燃燒的，因?yàn)橄灎T加熱的溫度是達(dá)不到棉花燃燒的著火點(diǎn)的．
猜想③拿掉蠟燭，看還能不能燃燒．或者向盛滿二氧化碳的集氣瓶中撒入適量過氧化鈉，用手觸摸瓶壁，發(fā)現(xiàn)瓶壁溫度升高，說明反應(yīng)放熱，故猜想③成立．
（3）過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（4）二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，所以若過氧化鈉（Na₂O₂）引起的火災(zāi)不能用CO₂熄滅．
故答案為：（1）與氧氣隔絕；與氧氣接觸，溫度達(dá)到著火點(diǎn)；
③可能是過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)放出熱量，引燃了棉花．
（2）

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	將帶火星的木條伸入集氣瓶中	帶火星的木條復(fù)燃
②		無現(xiàn)象
③	向盛滿二氧化碳的集氣瓶中加入適量二氧化碳，用手觸摸瓶壁	瓶壁溫度升高

（3）2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（4）不能．

點(diǎn)評(píng) 本題的探究采用控制變量法．在化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種方法運(yùn)用的很多，所以我們要熟練使用該方法．本題看似只是考查了燃燒的條件，實(shí)際上還考查了二氧化碳的性質(zhì)，如不支持燃燒、本身不可燃、密度比空氣大．也考查了氧氣的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法．