Question

【題目】在化學(xué)興趣小組活動中，老師為大家變了一個“水生火”的魔術(shù)：在兩片蓬松的脫脂棉中間包夾一些淡黃色固體粉末，做成“夾心餅干”。用膠頭滴管向“夾心餅干”上滴水。數(shù)滴后“夾心餅干”燃燒起來。經(jīng)老師介紹，該淡黃色固體為過氧化鈉（Na2O2），能與水反應(yīng)生成一種常見可溶性固體化合物X和一種常見氣體Y。

（提出問題）化合物X和氣體Y分別是什么？

（作出猜想）同學(xué)們認為X應(yīng)為NaOH，但對Y的成分產(chǎn)生了分歧，猜想：①O2；②H2；③CO2；

經(jīng)討論，猜想_____（填序號）肯定不合理，理由是_____。

老師指導(dǎo)：同一化學(xué)反應(yīng)中，若有元素化合價降低，必有元素化合價升高。Na2O2中O元素顯—1價。

結(jié)合以上規(guī)律，你認為氣體Y的化學(xué)式為_____。

（實驗驗證）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
① _____，向分液漏斗中加水，打開 分液漏斗活塞	分液漏斗中有一段穩(wěn)定的水柱	裝置1氣密性良好
②取少量Na2O2于三頸燒瓶中，打開止水夾，加入適量水	固體溶解，形成無色溶液，有氣泡產(chǎn)生
③從a處滴管滴加CuSO4溶液	_____	X為NaOH

寫出Na2O2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式_____；

（發(fā)現(xiàn)問題）Na2O2固體敞口放置一段時間后，有細心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)其中含有少量白色粉末。

（查閱資料）Na2O2在空氣中可以和CO2反應(yīng)而變質(zhì)，生成Na2CO3和O2。

（定量探究）測定該Na2O2樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)。

①取5.0g該樣品于裝置1中，加水配成溶液，冷卻至室溫；

②將裝置2與裝置1連接；將b處分液漏斗替換為裝置3（內(nèi)盛稀硫酸）；

③上下調(diào)節(jié)裝置2的水準管至左右兩管液面相平,記錄左管中液面讀數(shù)為20.0mL；

④用裝置3向溶液中滴加稀硫酸至_____（填實驗現(xiàn)象）；

⑤再次上下調(diào)節(jié)裝置2的水準管至左右兩管液面相平；

⑥記錄左管中液面讀數(shù)為80.0mL；

已知CO2在該實驗環(huán)境下的密度約為1.8×10-3g/mL，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算：

（1）生成CO2的質(zhì)量為_____g（計算結(jié)果精確到0.01）；

（2）該Na2O2樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)（寫出計算過程）_____；

（實驗分析）用裝置3替換分液漏斗的優(yōu)點是_____；

（魔術(shù)揭秘）“水生火”的原理：

①脫脂棉具有可燃性；②脫脂棉與O2接觸；③從能量變化的角度Na2O2與H2O的反應(yīng)是_____反應(yīng)。

Answer 1

【答案】③ 反應(yīng)物中不含碳元素 O2 關(guān)閉止水夾 產(chǎn)生藍色沉淀 不再產(chǎn)生氣泡 0.11 5.3% 使裝置內(nèi)的壓強與分液漏斗內(nèi)的壓強相等 放熱

【解析】

[作出猜想]：根據(jù)質(zhì)量守恒定律和元素的化合價分析；

[實驗驗證]：根據(jù)裝置氣密性的檢查方法和物質(zhì)反應(yīng)的現(xiàn)象分析；

[定量探究]：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象和化學(xué)方程式的計算分析；

[實驗分析]：根據(jù)實驗裝置的優(yōu)點分析；

[魔術(shù)揭秘]：根據(jù)可燃物燃燒的條件分析。

[作出猜想]根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)變化前后元素的種類不變，而反應(yīng)物過氧化鈉（Na2O2）粉末和水中無碳元素，故反應(yīng)物中不可能含有CO2；同一化學(xué)反應(yīng)中，若有元素化合價降低，必有元素化合價升高。Na2O2中O元素顯-1價，H2O中O元素顯-2價，H元素顯+1價，生成物NaOH中O元素顯-2價，H元素顯+1價，故O元素化合價降低，假設(shè)生產(chǎn)H2，H元素化合價也降低，結(jié)合以上規(guī)律，故氣體Y的化學(xué)式為O2。故填：③；反應(yīng)物無碳元素；O2。

[實驗驗證]：裝置氣密性的檢查方法：關(guān)閉止水夾，向分液漏斗中加水，打開分液漏斗活塞，分液漏斗中有一段穩(wěn)定的水柱，說明裝置1氣密性良好；CuSO4溶液NaOH溶液反應(yīng)，生成藍色的Cu(OH)2沉淀，Na2O2與H2O反應(yīng)生成NaOH和O2，化學(xué)方程式為。故填：關(guān)閉止水夾；產(chǎn)生藍色沉淀，。

[定量探究]：測定該Na2O2樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)滴加稀硫酸， Na2CO3與稀硫酸反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生，當(dāng)不再產(chǎn)生氣泡時，說明Na2CO3反應(yīng)已消耗完。故填：不再產(chǎn)生氣泡；

生成二氧化碳的質(zhì)量為：1.8×10-3g/mL ×（80 mL－20 mL）=0.11g，故填：0.11g；

解：設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x。

x=0.265g

部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為：

答：碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為5.3%.

[實驗分析]：裝置3用乳膠管連接分液漏斗口與裝置內(nèi)，優(yōu)點是使裝置內(nèi)的壓強與分液漏斗內(nèi)的壓強相等，使分液漏斗內(nèi)的液體容易滴下；故填：使裝置內(nèi)的壓強與分液漏斗內(nèi)的壓強相等；

[魔術(shù)揭秘]：脫脂棉能夠燃燒，溫度需達到脫脂棉的著火點，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從而使溫度達到脫脂棉的著火點。故填：放熱。