Question

20．“嫦娥一號”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，如過氧化鈉（Na₂O₂）在常溫下能與人呼出的CO₂反應生成氧氣，化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；（過氧化鈉還能與鹽酸、水等物質發(fā)生反應產生氧氣）為了驗證該反應中氧氣的產生，某興趣小組的同學設計了如圖所示的實驗．

（1）實驗室確定氣體發(fā)生裝置時應考慮的因素是反應物的狀態(tài)和反應的條件；制取CO₂的裝置，應從圖1、圖2、圖3中選擇圖2．
（2）檢查圖2裝置的氣密性的方法是：將裝置中導氣管上的膠皮管用彈簧夾夾住，往長頸漏斗中注入水至液面高出漏斗頸的下端管口，若能觀察到長頸漏斗中的液面不再下降現象，即可證明裝置不漏氣．
（3）設計A、B裝置的目的是凈化導入的純凈且干燥的CO₂．其中，
①A裝置的具體功能是除去氯化氫氣體的所發(fā)生的化學方程式是HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑；②B裝置的具體功能是吸水干燥作用，其瓶內液體應是濃硫酸；
（4）為了確定CO₂跟Na₂O₂反應產生的氣體是氧氣，最后還要采用的驗證實驗操作是把一根帶火星的木條放在D處，若木條復燃，證明是氧氣．
（5）表明二氧化碳沒有被過氧化鈉完全吸收的現象是C裝置中的石灰水變渾濁．
（6）常溫下水也能與Na₂O₂反應，生成氧氣和氫氧化鈉，寫出該反應的化學方程式．2H₂O+2Na₂O₂=O₂↑+4NaOH．將7.8克過氧化鈉溶于92.2克水中，所得溶液的溶質的質量分數為8.13%．
（7）某潛水艇上有4人，如果每人每小時消耗的氧氣在某溫度和壓強條件下體積為50L，則該潛水艇中每天需要過氧化鈉多少千克？（已知：在上述溫度和壓強條件下氧氣的密度為1.5g/L）

Answer 1

分析 本題研究了過氧化鈉與水反應的性質，檢驗生成物時用到了氧氣和二氧化碳的檢驗方法．氧氣是用帶火星的木條檢驗；二氧化碳是用澄清的石灰水檢驗．通過實驗探究，知道了過氧化鈉可用于航空航天和潛水艇中的供氧劑，因為二氧化碳和氧氣已經形成了循環(huán)．本題還考查了氣體的制取裝置的選擇，從而探究了發(fā)生裝置的確定應根據：藥品的狀態(tài)、反應的條件等．還要注意氣體的除雜和干燥，以及化學方程式的書寫．
n（Na₂O₂）═0.1mol，與水發(fā)生反應：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根據方程式計算生成的NaOH和O₂的質量，可得溶液的質量分數根據化學方程式的計算解決，先要對消耗的氧氣進行體積與質量的轉化，再利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂求過氧化鈉的質量；

解答 解：（1）實驗室確定氣體發(fā)生裝置時，一般考慮是固體與液體，還是固體與固體反應，需不需要加熱等條件．二氧化碳的制取是用的固體與液體，不需要加熱．故答案為：反應物的狀態(tài)和反應的條件；圖2
（2）只要長頸漏斗中的液面不再下降，就嚴密．故答案為：長頸漏斗中的液面不再下降
（3）因為制二氧化碳用的是稀鹽酸，而鹽酸容易揮發(fā)出氯化氫氣體，因此需要除去混在二氧化碳中的氯化氫氣體和水而設計了A、B裝置．故答案為：①除去氯化氫氣體的；HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑②吸水干燥作用；濃硫酸
（4）檢驗是否有氧氣生成，用帶火星的木條檢驗即可．故答案為：把一根帶火星的木條放在D處，若木條復燃，證明是氧氣
（5）C裝置中的石灰水變渾濁，就證明了二氧化碳有剩余．故答案為：C裝置中的石灰水變渾濁
（6）水與Na₂O₂反應，生成氧氣和氫氧化鈉，用最小公倍數法配平即可．n（Na₂O₂）═0.1mol，與水發(fā)生反應：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
則n（NaOH）=2n（Na₂O₂）=0.2mol，n（O₂）=n（Na₂O₂）=0.05mol，
則m（NaOH）=0.2mol×40g/mol=8g，
m（O₂）=0.05mol×32g/mol=1.6g，
所以溶液的質量為：7.8g+92.2g-1.6g=98.4g，
所以溶液質量分數為：$\frac{8g}{98.4g}$=8.13%；
故答案為：2H₂O+2Na₂O₂=O₂↑+4NaOH；8.13%；
（7）解：50L氧氣的質量為：50L×1.5g/L=75g
該潛水艇中每天消耗氧氣的質量為：4×24×75g=7200g即7.2kg
設該潛水艇中每天需要過氧化鈉的質量為x．
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                 32
X                   7.2kg
$\frac{156}{32}$=$\frac{x}{7.2kg}$
x=35.1kg
答：該潛水艇中每天需要過氧化鈉35.1kg．

點評 本考點屬于實驗探究題，考查了二氧化碳與過氧化鈉的有關性質和變化的規(guī)律，還考查了反應裝置的選擇、氣體的除雜和干燥，以及化學方程式的書寫，綜合性比較強．既有實驗過程的探究，又有結論的探究．本考點主要出現在實驗題中．