Question

12．NaHCO₃樣品中可能含有Na₂O₂．某學(xué)校甲、乙兩組同學(xué)采取不同的方法對該樣品進行實驗探究．回答下列問題：
（l）甲組同學(xué)利用下列裝置進行實驗探究：

①儀器A的名稱是錐形瓶．
②先連接裝置I與裝置Ⅲ，打開裝置Ⅲ中的止水夾丙，再緩緩地打開裝置I中分液漏斗的活塞，待裝置Ⅲ中左側(cè)氣體為無色時，關(guān)閉分液漏斗活塞，關(guān)閉裝置Ⅲ中的止水夾丙，并取下裝置Ⅲ．裝置Ⅲ的作用是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．裝置Ⅲ中U形管中的膨大結(jié)構(gòu)的作用是防止氣流過快時液體被排出．
③打開裝置Ⅱ中的兩個止水夾，關(guān)閉分液漏斗的活塞，然后從a端向裝置Ⅱ中通人氮氣，一段時間后，關(guān)閉兩個止水夾；然后將裝置Ⅱ中的b端與裝置Ⅲ連接，打開止水夾乙和止水夾丙，再慢慢打開裝置Ⅱ中分液漏斗的活塞，在裝置Ⅲ中觀察到的現(xiàn)象為左側(cè)管內(nèi)氣體由無色變?yōu)榧t棕色，說明NaHCO₃樣品中含有Na₂O₂．
（2）乙組同學(xué)利用下列裝置進行實驗探究：

加熱樣品的過程中，新制的澄清石灰水中有氣泡產(chǎn)生，但始終未出現(xiàn)渾濁，該組同學(xué)得出結(jié)論：樣品中NaHCO₃和Na₂O₂的物質(zhì)的量關(guān)系存在n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≤2．得出該結(jié)論的理由是4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑（用一個化學(xué)方程式表示）．
（3）置于空氣中的Na₂O₂變質(zhì)，請設(shè)計實驗證明其變質(zhì)后的固體物質(zhì)含有Na₂CO₃
①方法一：將樣品配制成溶液，向溶液中滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生
②方法二：將樣品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀鹽酸，開始無明顯現(xiàn)象，一定時間后有氣體產(chǎn)生，將氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀產(chǎn)生．

Answer 1

分析 （1）①儀器A為錐形瓶；
②利用I裝置制備NO，Ⅱ裝置中生成的氣體與NO作用，根據(jù)顏色變化判斷是否含有過氧化鈉，由于裝置中含有空氣，會與NO反應(yīng)生成二氧化氮，Ⅲ是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，Ⅱ中通入氮氣排盡裝置中空氣，裝置Ⅲ中U形管中的膨大結(jié)構(gòu)可以防止氣流過快時液體被排出；
③若含有過氧化鈉，Ⅱ中會反應(yīng)生成氧氣，氧氣與NO反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮；
（2）碳酸氫鈉分解得到二氧化碳、水蒸汽與過氧化鈉反應(yīng)，由于二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，可以看做二氧化碳先與過氧化鈉反應(yīng)，新制的澄清石灰水中有氣泡產(chǎn)生，但始終未出現(xiàn)渾濁，說明沒有二氧化碳生成，即碳元素全部存在于碳酸鈉中，假設(shè)碳酸氫鈉與過氧化鈉恰好反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳酸鈉中Na、C原子說明之比為2：1，可知碳酸氫鈉與過氧化鈉的物質(zhì)的量之比為2：1，反應(yīng)還生成水與氧氣，結(jié)合原子守恒配平；
（3）利用檢驗碳酸根方法判斷變質(zhì)后的固體物質(zhì)含有Na₂CO₃．

解答 解：（1）①由儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器A為錐形瓶，故答案為：錐形瓶；
②利用I裝置制備NO，Ⅱ裝置中生成的氣體與NO作用，根據(jù)顏色變化判斷是否含有過氧化鈉，由于裝置中含有空氣，會與NO反應(yīng)生成二氧化氮，Ⅲ是收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮，反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，Ⅱ中通入氮氣排盡裝置中空氣，裝置Ⅲ中U形管中的膨大結(jié)構(gòu)可以防止氣流過快時液體被排出，
故答案為：收集NO，并除去NO中混有的二氧化氮；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；防止氣流過快時液體被排出；
③若含有過氧化鈉，Ⅱ中會反應(yīng)生成氧氣，氧氣與NO反應(yīng)生成二氧化氮，在裝置Ⅲ中觀察到的現(xiàn)象為：左側(cè)管內(nèi)氣體由無色變?yōu)榧t棕色，
故答案為：左側(cè)管內(nèi)氣體由無色變?yōu)榧t棕色；
（2）碳酸氫鈉分解得到二氧化碳、水蒸汽與過氧化鈉反應(yīng)，由于二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，可以看做二氧化碳先與過氧化鈉反應(yīng)，新制的澄清石灰水中有氣泡產(chǎn)生，但始終未出現(xiàn)渾濁，說明沒有二氧化碳生成，即碳元素全部存在于碳酸鈉中，假設(shè)碳酸氫鈉與過氧化鈉恰好反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳酸鈉中Na、C原子說明之比為2：1，可知碳酸氫鈉與過氧化鈉的物質(zhì)的量之比為2：1，反應(yīng)還生成水與氧氣，反應(yīng)方程式為：4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑，n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≤2時沒有二氧化碳生成，
故答案為：4NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+2H₂O+O₂↑；
（3）設(shè)計實驗證明其變質(zhì)后的固體物質(zhì)含有Na₂CO₃．
方法一：將樣品配制成溶液，向溶液中滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，
方法二：將樣品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀鹽酸，開始無明顯現(xiàn)象，一定時間后有氣體產(chǎn)生，將氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀產(chǎn)生，
故答案為：將樣品配制成溶液，向溶液中滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；將樣品配成溶液，向溶液中逐滴加入稀鹽酸，開始無明顯現(xiàn)象，一定時間后有氣體產(chǎn)生，將氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀產(chǎn)生．

點評 本題考查探究實驗方案設(shè)計、物質(zhì)檢驗方案設(shè)計，關(guān)鍵是對原理的理解，題目綜合較大，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．