Question

20．“嫦娥一号”飞船的成功发射是我国航天事业的又一里程碑．金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如过氧化钠（Na₂O₂）在常温下能与人呼出的CO₂反应生成氧气，化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；（过氧化钠还能与盐酸、水等物质发生反应产生氧气）为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验．

（1）实验室确定气体发生装置时应考虑的因素是反应物的状态和反应的条件；制取CO₂的装置，应从图1、图2、图3中选择图2．
（2）检查图2装置的气密性的方法是：将装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水至液面高出漏斗颈的下端管口，若能观察到长颈漏斗中的液面不再下降现象，即可证明装置不漏气．
（3）设计A、B装置的目的是净化导入的纯净且干燥的CO₂．其中，
①A装置的具体功能是除去氯化氢气体的所发生的化学方程式是HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑；②B装置的具体功能是吸水干燥作用，其瓶内液体应是浓硫酸；
（4）为了确定CO₂跟Na₂O₂反应产生的气体是氧气，最后还要采用的验证实验操作是把一根带火星的木条放在D处，若木条复燃，证明是氧气．
（5）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是C装置中的石灰水变浑浊．
（6）常温下水也能与Na₂O₂反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式．2H₂O+2Na₂O₂=O₂↑+4NaOH．将7.8克过氧化钠溶于92.2克水中，所得溶液的溶质的质量分数为8.13%．
（7）某潜水艇上有4人，如果每人每小时消耗的氧气在某温度和压强条件下体积为50L，则该潜水艇中每天需要过氧化钠多少千克？（已知：在上述温度和压强条件下氧气的密度为1.5g/L）

Answer 1

分析 本题研究了过氧化钠与水反应的性质，检验生成物时用到了氧气和二氧化碳的检验方法．氧气是用带火星的木条检验；二氧化碳是用澄清的石灰水检验．通过实验探究，知道了过氧化钠可用于航空航天和潜水艇中的供氧剂，因为二氧化碳和氧气已经形成了循环．本题还考查了气体的制取装置的选择，从而探究了发生装置的确定应根据：药品的状态、反应的条件等．还要注意气体的除杂和干燥，以及化学方程式的书写．
n（Na₂O₂）═0.1mol，与水发生反应：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根据方程式计算生成的NaOH和O₂的质量，可得溶液的质量分数根据化学方程式的计算解决，先要对消耗的氧气进行体积与质量的转化，再利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂求过氧化钠的质量；

解答 解：（1）实验室确定气体发生装置时，一般考虑是固体与液体，还是固体与固体反应，需不需要加热等条件．二氧化碳的制取是用的固体与液体，不需要加热．故答案为：反应物的状态和反应的条件；图2
（2）只要长颈漏斗中的液面不再下降，就严密．故答案为：长颈漏斗中的液面不再下降
（3）因为制二氧化碳用的是稀盐酸，而盐酸容易挥发出氯化氢气体，因此需要除去混在二氧化碳中的氯化氢气体和水而设计了A、B装置．故答案为：①除去氯化氢气体的；HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑②吸水干燥作用；浓硫酸
（4）检验是否有氧气生成，用带火星的木条检验即可．故答案为：把一根带火星的木条放在D处，若木条复燃，证明是氧气
（5）C装置中的石灰水变浑浊，就证明了二氧化碳有剩余．故答案为：C装置中的石灰水变浑浊
（6）水与Na₂O₂反应，生成氧气和氢氧化钠，用最小公倍数法配平即可．n（Na₂O₂）═0.1mol，与水发生反应：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
则n（NaOH）=2n（Na₂O₂）=0.2mol，n（O₂）=n（Na₂O₂）=0.05mol，
则m（NaOH）=0.2mol×40g/mol=8g，
m（O₂）=0.05mol×32g/mol=1.6g，
所以溶液的质量为：7.8g+92.2g-1.6g=98.4g，
所以溶液质量分数为：$\frac{8g}{98.4g}$=8.13%；
故答案为：2H₂O+2Na₂O₂=O₂↑+4NaOH；8.13%；
（7）解：50L氧气的质量为：50L×1.5g/L=75g
该潜水艇中每天消耗氧气的质量为：4×24×75g=7200g即7.2kg
设该潜水艇中每天需要过氧化钠的质量为x．
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                 32
X                   7.2kg
$\frac{156}{32}$=$\frac{x}{7.2kg}$
x=35.1kg
答：该潜水艇中每天需要过氧化钠35.1kg．

点评 本考点属于实验探究题，考查了二氧化碳与过氧化钠的有关性质和变化的规律，还考查了反应装置的选择、气体的除杂和干燥，以及化学方程式的书写，综合性比较强．既有实验过程的探究，又有结论的探究．本考点主要出现在实验题中．