Question

2．過(guò)氧化鈉是一種淡黃色固體，它能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，在潛水艇中用作制氧劑，供人類呼吸之用，它與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．某學(xué)生為了驗(yàn)證這一實(shí)驗(yàn)，以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95克過(guò)氧化鈉樣品為原料，制取O₂，設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）A中制取CO₂的裝置，應(yīng)從下列圖①、②、③中選哪個(gè)圖：②、③

B裝置的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧，C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是白色固體變藍(lán)色．為了檢驗(yàn)E中收集到的氣體，在取出集氣瓶后，檢驗(yàn)方法是用帶火星的木條放在管口，木條復(fù)燃說(shuō)明收集到的氣體為氧氣．
（2）若E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，請(qǐng)說(shuō)明原因：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．（用離子反應(yīng)方程式表示）
（3）反應(yīng)完畢時(shí)，若測(cè)得E中的集氣瓶收集到的氣體為260mL，當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下，實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值�。ù鸫蠡蛐。�，相差20mL（取整數(shù)值，所用數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定），這是由于Na₂O₂ 沒(méi)有反應(yīng)完全或者D裝置可能有氧氣未被排出．
（4）你認(rèn)為上述A---E的實(shí)驗(yàn)裝置中，E部分是否安全、合理？否（答是或否），理由是E裝置沒(méi)有防倒吸裝置，容易引起倒吸．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制備二氧化碳，反應(yīng)無(wú)需加熱，采用固液不加熱裝置制備；實(shí)驗(yàn)中要依次進(jìn)行除雜（除去揮發(fā)的HCl）、干燥收集等操作；
（2）E中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，說(shuō)明未反應(yīng)的二氧化碳和澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀；
（3）根據(jù)過(guò)氧化鈉的質(zhì)量可以生成氧氣的體積，理論生成氣體的體積-實(shí)際氧氣的體積=差值，結(jié)合反應(yīng)不完全或者收集不全分析；
（4）根據(jù)D中的1.95g過(guò)氧化鈉樣品接近反應(yīng)完畢時(shí)，進(jìn)入E中的二氧化碳增多，生成氧氣減少，是否能產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象判斷是否合理、安全；

解答 解：（1）該反應(yīng)的藥品是固體和液體，且不需加熱，所以所需裝置為固液混合不加熱型，所以排除①，故選②、③；
大理石和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鹽酸具有揮發(fā)性，所以制取的二氧化碳中含有氯化氫氣體、水蒸氣，氯化氫和碳酸氫鈉能反應(yīng)生成二氧化碳，所以B裝置的作用是吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧，除去HCl氣體；
二氧化碳和無(wú)水硫酸銅不反應(yīng)，水蒸氣能使無(wú)水硫酸銅由白色變藍(lán)色，所以C裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是白色固體變藍(lán)色；
過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，檢驗(yàn)時(shí)，可用帶火星的木條放在管口，木條復(fù)燃說(shuō)明收集到的氣體為氧氣，
故答案為：②、③；吸收A裝置中產(chǎn)生的鹽酸酸霧；白色固體變藍(lán)色；用帶火星的木條放在管口，木條復(fù)燃說(shuō)明收集到的氣體為氧氣；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，若E中石灰水出現(xiàn)輕微白色渾濁，說(shuō)明未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，離子方程式為：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
故答案為：Ca²⁺+2OH^-+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）1.95g過(guò)氧化鈉完全反應(yīng)生成氧氣的體積為v．
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；
2mol                                22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$=0.025mol            V
V=$\frac{0.025×22.4}{2}$L=0.28L=280mL＞260mL，所以實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計(jì)算值小，280mL-260mL=20mL；
原因是Na₂O₂ 沒(méi)有反應(yīng)完全或者D裝置可能有氧氣未被排出；
故答案為：��；30；Na₂O₂可能含有不與二氧化碳反應(yīng)的其它雜質(zhì)，D裝置可能有氧氣未被排出；
（4）E裝置飽和石灰水能和二氧化碳反應(yīng)，所以飽和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，當(dāng)D中的1.95g過(guò)氧化鈉樣品接近反應(yīng)完畢時(shí)，進(jìn)入E中的二氧化碳增多，生成氧氣減少，壓強(qiáng)變小，所以E中可能會(huì)因二氧化碳與石灰水反應(yīng)而倒吸，不安全、不合理；
故答案為：否；E裝置沒(méi)有防倒吸裝置，容易引起倒吸．

點(diǎn)評(píng) 本題以鈉的化合物為載體綜合考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，為高頻考點(diǎn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)把握實(shí)驗(yàn)，難度中等．