Question

8．用脫脂棉包住約0.2g過氧化鈉粉末，置于石棉網上，往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來．
（1）由上述實驗現象所得出的有關過氧化鈉跟水反應的結論是：第一，有氧氣生成，第二，反應放出熱量．Na₂O₂跟水反應的化學方程式2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
（2）某研究性學習小組擬用如圖所示裝置（氣密性良好）進行實驗，以證明上述結論，用以驗證第一條結論的實驗操作是：打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導管口P處，木條復燃，證明有O₂生成．
（3）已知Na₂O₂跟足量水充分反應生成的溶液中有H₂O₂存在．實驗（2）往試管（如圖）中加入水至固體完全溶解且不再有氣泡生成后，取出試管，往試管中滴入酚酞試液，現象是：溶液先變紅后褪色．
（4）稱取3.9g Na₂O₂固體，加入50g水中充分反應，所得溶液的質量分數為7.5%．
（5）H₂O₂不穩(wěn)定會分解，CuSO₄溶液對過氧化分解有催化作用，有同學猜想起催化作用的是Cu²⁺，請你根據以下實驗條件，用實驗證明該同學的猜想正確．
僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、酒精燈、藥匙、木條；酚酞試液、2mol/L 鹽酸、2mol/L硫酸溶液、2mol/L硝酸溶液、5%的H₂O₂溶液、CuSO₄溶液、蒸餾水．

假設	實驗操作	預期現象	結論
起催化作用的是CuSO4溶液中的SO42-	向盛有2mL5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的2mol/LH2SO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現象	起催化作用的不是SO42-
起催化作用的是CuSO4溶液中的Cu2+	向盛有2mL5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的CuSO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃	起催化作用的是Cu2+

Answer 1

分析 （1）往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來，說明過氧化鈉與水反應放出熱量，結合質量守恒定律可知生成NaOH和氧氣；
（2）用A圖所示裝置進行實驗，生成氧氣具有助燃性；
（3）Na₂O₂與水反應可生成H₂O₂，H₂O₂具有強氧化性和漂白性；
（4）過氧化鈉物質的量=$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，反應消耗水0.05mol，質量為0.05mol×18g/mol=0.9g，生成氧氣0.025mol質量為0.025mol×32g/mol=0.8g，生成溶質氫氧化鈉為0.1mol，質量為0.1mol×40g/mol=4g，依據質量守恒計算反應后溶液質量，溶質質量分數=$\frac{溶質質量}{溶液質量}$×100%；
（5）H₂O₂不穩(wěn)定會分解，CuSO₄溶液對過氧化分解有催化作用，可逆是銅離子起催化作用，也可能是硫酸根離子起到催化作用，設計實驗驗證，可以向過氧化氫溶液中加入硫酸和硫酸銅來檢驗是否生成氧氣設計．

解答 解：（1）往脫脂棉上滴水，觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來，可知反應生成氧氣，且反應放出熱量，發(fā)生的反應為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案為：反應放出熱量；2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；    
（2）用A圖所示裝置進行實驗，驗證第一條結論的實驗方法是打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導管口P處，木條復燃，證明有O₂生成，
故答案為：打開分液漏斗活塞使水流入試管，再將帶火星的木條靠近導管口P處，木條復燃，證明有O₂生成；
（3）Na₂O₂跟足量水充分反應，生成氫氧化鈉和氧氣，氫氧化鈉溶液顯堿性，生成的溶液中有H₂O₂存在，過氧化氫具有氧化性能使指示劑顏色褪去，反應后往試管中滴入酚酞試液，現象是溶液先變紅后褪色，
故答案為：溶液先變紅后褪色；
（4）過氧化鈉物質的量=$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，反應消耗水0.05mol，質量為0.05mol×18g/mol=0.9g，生成氧氣0.025mol質量為0.025mol×32g/mol=0.8g，生成溶質氫氧化鈉為0.1mol，質量為0.1mol×40g/mol=4g，溶液質量=3.9g+50g-0.8g=53.1g，溶質質量分數=$\frac{4g}{53.1g}$×100%=7.5%，故答案為：7.5%；
（5）假設起催化作用的是CuSO₄溶液中的SO₄^2-，向盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的試管中滴加入少量的2mol/L H₂SO₄溶液，并把帶火星的木條伸入試管．無明顯現象，起催化作用的不是SO₄^2-；假設起催化作用的是CuSO₄溶液中的Cu²⁺，向盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的試管中滴加入少量的 CuSO₄溶液，并把帶火星的木條伸入試管，試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃，起催化作用的是Cu²⁺，
故答案為：

實驗操作	預期現象	結論
向盛有2mL 5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的2mol/L H2SO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現象	起催化作用的不是SO42-
向盛有2mL 5%的H2O2溶液的試管中滴加入少量的 CuSO4溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃	起催化作用的是Cu2+

點評 本題考查探究過氧化鈉的性質、過氧化氫分解的催化劑作用，明確實驗原理是解本題關鍵，同時考查學生實驗操作能力、觀察分析能力、總結歸納能力等，會根據物質的性質設計實驗，注意基礎知識的積累和運用，難度中等．