Question

14．碳元素是日常生活中接觸非常多的一種元素，碳元素也形成了各種單質(zhì)、化合物及混合物，讓我們和大家一起走進他們的世界

（1）根據(jù)表1提供的信息，填寫有關含碳物質(zhì)的對應特性．

物質(zhì)用途	石墨作電極	活性炭凈水
對應特征	導電性	吸附性

（2）液態(tài)二氧化碳滅火器可用于撲救檔案資料室發(fā)生的火災，下列說法正確的有AB（填標號）．
A．液態(tài)二氧化碳氣化后不會污染檔案資料
B．二氧化碳可覆蓋在燃燒物表面，隔絕空氣
C．液態(tài)二氧化碳氣化時吸熱，降低了可燃物的著火點
（3）小鳳又在一本參考書上發(fā)現(xiàn)，鎂也能在二氧化碳中燃燒！于是她做了這個實驗（如圖1），將鎂條點燃后迅速伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)鎂條劇烈燃燒，發(fā)出白光，放熱，產(chǎn)生一種白色粉末和一種黑色粉末．根據(jù)上述現(xiàn)象，寫出該反應的化學方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；
這個實驗還引發(fā)了我們對過去某些知識的反思，從而有了新的發(fā)現(xiàn)，新的發(fā)現(xiàn)是ABC（填序號）
A．在一定的條件下，二氧化碳也能支持燃燒；
B．活潑金屬著火時不能用二氧化碳滅火；
C．燃燒不一定需要有氧氣．
（4）“神州十號”飛船的成功發(fā)射是我國航天事業(yè)的又一里程碑．金屬過氧化物等可作宇宙飛船或潛水艇中的氧氣再生劑，如：淡黃色的過氧化鈉固體（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的二氧化碳反應生成白色碳酸鈉固體和氧氣，為了驗證該反應中氧氣的產(chǎn)生，某興趣小組的同學設計了如圖2所示的實驗．
①過氧化鈉固體（Na₂O₂）與二氧化碳反應的化學方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②A裝置中所發(fā)生反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收的現(xiàn)象是C裝置處的澄清石灰水變渾濁．
（5）小明欲探究過氧化鈉吸收和釋放的氣體之間體積關系以及反應的熱效應，設計實驗如下，請回答下列相關問題：
①檢查裝置氣密性的方法：用其中一只注射器中抽取一定體積空氣，如圖3連好裝置，緩緩推動，若能觀察
到推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動，說明氣密性良好．
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳氣體，連接好裝置．藥品為什么需過量確保二氧化碳完全反應，得到純凈的氧氣．
③緩緩推動注射器A活塞，片刻，可以觀察到溫度計液柱明顯上升，說明反應放熱（填“吸熱”或“放熱”）同時還可以觀察到固體粉末發(fā)生變化的現(xiàn)象是黃色變白；
④小明查閱資料得知：相同的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數(shù)，則待A注射器中二氧化碳氣體反應完全后，裝置恢復至常溫，B注射器中活塞應停留在50mL處．（不考慮實驗帶來的誤差）
⑤小紅同學通過查閱資料了解到Na₂O₂還能與水反應，方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑于是她根據(jù)這一原理設計了另一種測定Na₂O₂的純度的方法：①稱取20g樣品于一只質(zhì)量為45g的錐形中；②一次性加入20mL蒸餾水后將錐形瓶放置在電子天平上（如圖4），觀察顯示數(shù)字的變化，并記錄（數(shù)據(jù)見表2）；③進行計算．

時間/s	60	120	180	240	300
天平示數(shù)/g	83.82	82.43	82.15	81.80	81.80

i從上表數(shù)據(jù)判斷，240秒時，已經(jīng)反應完全；
ii請你幫小紅同學計算此樣品中Na₂O₂的純度，并寫出過程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)活性炭具有吸附性分析；
（2）根據(jù)液態(tài)二氧化碳滅火的原理分析判斷；
（3）根據(jù)鎂與二氧化碳的反應分析判斷．
（4）根據(jù)反應寫出反應的化學方程式，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（5）①根據(jù)裝置特點探究裝置氣密性的檢查方法；
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳氣體，連接好裝置，根據(jù)特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況探究藥品為什么需過量；
③由溫度計顯示此反應放出熱量，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨��?br />④根據(jù)過氧化鈉和二氧化碳反應的化學方程式來比較二氧化碳和氧氣的分子個數(shù)比，然后據(jù)此解答；
⑤i．仔細觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa₂O₂與20mL水反應的時間；
ii．根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出生成的氧氣的質(zhì)量，再根據(jù)Na₂O₂與水反應的化學方程式計算此樣品中Na₂O₂的純度為．

解答 解：（1）活性炭能用于凈水，是利用了活性炭的吸附性；
（2）A．液態(tài)二氧化碳氣化后，沒有液體留下，不會污染檔案資料，說法正確；
B．二氧化碳可覆蓋在燃燒物表面，隔絕空氣，說法正確；
C．著火點是物質(zhì)的屬性，一般不能改變，說法不正確；
（3）鎂與二氧化碳的反應，方程式是：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．通過這反應說明了：在一定的條件下，二氧化碳也能支持燃燒、活潑金屬著火時不能用二氧化碳滅火、燃燒不一定需要有氧氣等．
（4）①過氧化鈉固體（Na₂O₂）與二氧化碳反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②A裝置中是鹽酸與石灰石反應，所發(fā)生反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③如果二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收，能使澄清的石灰水變渾濁，所以現(xiàn)象是：C裝置處的澄清石灰水變渾濁．
（5）①檢查裝置氣密性的方法：推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動則氣密性良好；
②向U形管內(nèi)盛裝過量的Na₂O₂藥品，注射器中為二氧化碳氣體，連接好裝置，根據(jù)特殊情況下，核潛艇里工作的人員生活情況分析藥品過量的原因：確保二氧化碳完全反應，得到純凈的氧氣；
③由溫度計顯示此反應放出熱量，說明此反應為放熱反應，同時還可以觀察到淡黃色的固體粉末逐漸變?yōu)榘咨�的現(xiàn)象．
④因為相同的條件下，相同體積的氣體具有相等的分子數(shù)，根據(jù)2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂看出二氧化碳的氧氣的體積比是2：1，則待A注射器中二氧化碳氣體反應完全后，裝置恢復至常溫，B注射器中活塞應停留在50mL處．
⑤i．仔細觀察上表數(shù)據(jù)即可判斷20gNa₂O₂與20mL水完全反應的時間是240秒；
ii由題意得，氧氣的質(zhì)量為：20g+45g+20g-81.80g=3.2g
設：Na₂O₂的質(zhì)量為x
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156                32
x                  3.2g
$\frac{156}{32}=\frac{x}{3.2g}$   解得 x=15.6g
所以Na₂O₂的純度=$\frac{15.6g}{20g}$×100%=78%．
故答為：（1）吸附性；（2）AB；（3）2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．ABC．（4）①2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
②CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③；（5））①推動A注射器的活塞，則B中活塞向右移動；②確保二氧化碳完全反應，得到純凈的氧氣；③放熱．④50；⑤i．240；ii78%．

點評 此題探究過氧化鈉固體在常溫下與二氧化碳反應原理、現(xiàn)象、用途等知識點，涉及知識面很廣，探究問題較多，是鍛煉學生能力的一道不可多得的好題．