Question

11．小明發(fā)現(xiàn)一種淡黃色的粉末可以用于殺菌、消毒和漂白，于是想探究該固體的成分．
[提出問題]該淡黃色固體的化學(xué)成分是什么？
[查閱資料]（1）硫單質(zhì)是一種淡黃色固體，難溶于水，在空氣中點燃硫單質(zhì)，生成一種無色、有刺激性氣味的氣體．
（2）過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體，能與水反應(yīng)，生成氣體并放出大量的熱．
[設(shè)計實驗方案]
方案一：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩并觀察現(xiàn)象．
方案二：在燃燒匙里放少量該固體，在酒精燈上加熱，觀察現(xiàn)象．
比較以上兩方案，你認(rèn)為的最佳方案是方案一，理由是（從環(huán)保、操作等角度分析）操作簡單，現(xiàn)象明顯，對環(huán)境無污染．
[實驗驗證并得出結(jié)論】小明向盛有少量該固體的試管中加入2mL水，立刻觀察到有無色氣泡產(chǎn)生，并且驗證出該反應(yīng)同時生成了氫氧化鈉（NaOH）．通過實驗驗證，確定該淡黃色粉末為過氧化鈉．
小明想對生成的氣體成分判斷，他提出了以下兩種假設(shè)：
①該氣體是CO    ②該氣體是O₂
你認(rèn)為上述假設(shè)哪個更合理？假設(shè)②合理．理由是因為化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中不含碳元素．
請設(shè)計一個實驗，驗證你的合理假設(shè)（寫出簡要操作步驟、實驗現(xiàn)象和結(jié)論）．

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	證明是氧氣

該反應(yīng)的化學(xué)符號表達(dá)式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
[計算]注：（2）、（3）要寫出計算過程．相對原子質(zhì)量：Na-23   O-16
（1）在過氧化鈉（Na₂O₂）中，氧元素的化合價為-1；
（2）過氧化鈉中鈉、氧元素的質(zhì)量比為23：16； 
（3）78克過氧化鈉與44克二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等．

Answer 1

分析 [設(shè)計實驗方案]：根據(jù)硫在空氣中點燃生成生成一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復(fù)雜；即操作的是否簡單進(jìn)行分析．
[實驗驗證并得出結(jié)論]：
根據(jù)質(zhì)量根據(jù)物質(zhì)過氧化鈉的化學(xué)式Na₂O₂，利用化合價代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價，計算化合物中O元素的化合價．守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不會變化和氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃分析；根據(jù)實驗驗證可以知道過氧化鈉和水反應(yīng)生成了氫氧化鈉和水，可以據(jù)此寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
[計算]①根據(jù)物質(zhì)過氧化鈉的化學(xué)式Na₂O₂，利用化合價代數(shù)和為0的原則，由化合物中Na元素為+1價，計算化合物中O元素的化合價；
②根據(jù)化學(xué)式能計算組成物質(zhì)的元素的質(zhì)量比；根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式計算組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，利用元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出一定物質(zhì)中元素質(zhì)量．

解答 解：
[設(shè)計實驗方案]：
硫在空氣中點燃生成生成一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫，污染空氣操作較復(fù)雜；而方案一中的操作：取少量該固體粉末于試管中，加2mL水，振蕩，硫和水不反應(yīng)也不溶于水，過氧化鈉和水反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，該操作簡單，無污染，現(xiàn)象明顯．
[實驗驗證并得出結(jié)論]：
質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不會變化，反應(yīng)前只有鈉、氧、氫元素，無碳元素，所以生成的氣體不可能是一氧化碳；即猜想②正確；氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，所以我們可以用帶火星的木條來驗證產(chǎn)生的氣體，若木條復(fù)燃則說明該氣體是氧氣，即我們的判斷正確；
根據(jù)實驗驗證可以知道過氧化鈉和水反應(yīng)生成了氫氧化鈉和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
[計算]
①依化合物中各元素化合價代數(shù)和為零．設(shè)化合物Na₂O₂中O元素化合價為x，（+1）×2+2x=0，解得x=-1；
②過氧化鈉中鈉、氧兩種種元素的質(zhì)量比為：（23×2）：（16×2）═46：32=23：16．
設(shè)78克過氧化鈉與質(zhì)量為y的二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等，則：
78g×$\frac{16×2}{78}$×100%=y×$\frac{16×2}{12+16×2}$×100%，解得：y=44g
答：78克過氧化鈉與44克二氧化碳中所含氧元素的質(zhì)量相等．
故答案為：
方案一，操作簡單，現(xiàn)象明顯，對環(huán)境無污染．
假設(shè)②合理，因為化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)物中不含碳元素．

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取少量固體粉末于試管中，向試管中加入2mL水，將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	證明是氧氣

2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
[計算]-1；②23：16，③44．

點評 判斷實驗方案要從可行性、操作是否簡單易行、現(xiàn)象是否明顯、是否無污染等方面分析；解答信息題要充分抓住題中信息和課本上的相關(guān)知識．