Question

5．供氧呼吸面具中的制氧剂主要成分是过氧化钠（Na₂O₂）．同学们用过氧化钠代替制氧剂在呼吸面具中使用一段时间后，对固体成分展开研究．
【查阅资料】Na₂O₂能分别与H₂O和CO₂反应生成O₂，并放出大量的热量．
方程式分别为：①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂↑
【猜想假设】固体可能为：①Na₂CO₃；       ②NaOH和Na₂CO₃；
③Na₂O₂和Na₂CO₃；   ④Na₂O₂和NaOH和Na₂CO₃．
【定性研究】实验Ⅰ：取少量固体于试管中，加足量水，有气泡产生（或将带火星的木条伸入试管中，木条复燃），证明固体中有Na₂O₂．
实验Ⅱ：取少量固体于试管中，滴加足量稀盐酸，产生大量气泡，证明固体中含有Na₂CO₃．
实验Ⅲ：取少量固体于试管中，加足量水，手摸试管感觉发烫，证明固体中含有NaOH．
实验Ⅳ：取少量固体于试管中，加足量水，再滴加足量的氯化钙溶液，过滤．向滤液中加入酚酞试液，溶液变红，证明固体中含有NaOH．
【反思评价】上述根据现象得出结论正确的实验是实验Ⅰ．
【定量研究】定性研究遇阻，同学们决定用定量测定法研究该固体成分．
取2.62g固体于烧杯内，加入20克蒸馏水，固体完全溶解后烧杯内物质总质量为22.3g．继续向烧杯中加入澄清石灰水至不再产生沉淀，过滤、洗涤、干燥并称量得固体X克．
【实验结论】当X的数值范围是0＜X＜1时，猜想假设④成立．
【延伸拓展】（1）用该方法测得的Na₂O₂含量偏大，你认为原因是反应放热，得到的氧气中有大量的水蒸气．
（2）现有质量为M的CO、H₂的混合气体，将其充分燃烧后的产物通过足量的质量为N的Na₂O₂固体，充分反应后固体质量为M+N．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据“①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂”，推测猜想与假设①为Na₂CO₃；
【定性研究】实验Ⅰ：根据2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，固体中有Na₂O₂，确定实验现象；
根据证明固体中含有NaOH，酚酞试液的变色规律，确定实验现象；
【反思评价】实验Ⅰ中的现象和结论属于一一对应关系；其它实验中的现象对应的结论还有另外的可能性；
【实验结论】根据过氧化钠与水反应能生成氢氧化钠和氧气，反应前后减少的质量为生成的氧气的质量，利用氧气的质量求出过氧化钠的质量，从而求出2.62g固体中碳酸钠的质量进行分析解答；
【延伸拓展】（1）根据碳酸钠与足量的稀盐酸，产生大量气泡，再通入澄清的石灰水，若变浑浊；
（2）利用差量法，根据化学方程式分析：CO与H₂在氧气中完全燃烧，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再与Na₂O₂反应进行分析解答．

解答 解：【猜想与假设】根据“①2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，②2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂”，则推测猜想与假设①为Na₂CO₃；
【定性研究】实验Ⅰ：因为2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，取少量固体放入试管中，加足量水，看到固体溶解，有气泡产生（或将带火星的木条伸入试管中，木条复燃），证明固体中有Na₂O₂．
实验Ⅳ：因为碳酸钠与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠；取少量固体放入试管中，加足量水，再滴加足量的氯化钙溶液后，过滤出碳酸钙，再向滤液中加入酚酞试液，若溶液变成红色，则证明原固体中含有NaOH．
【反思评价】
有些同学认为通过实验Ⅱ并不能确定固体中含有Na₂CO₃；还有些同学认为通过实验Ⅲ也不能证明固体中一定含有NaOH．其原因是：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，影响氢氧化钠的判定；上述根据现象得出结论正确的实验是实验Ⅰ；
【定量研究】根据过氧化钠与水反应能生成氢氧化钠和氧气，反应前后减少的质量为生成的氧气的质量，氧气的质量=2.62g+20g-22.3g=0.32g
设过氧化钠的质量为y
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
156               32
y                 0.32g
$\frac{156}{y}=\frac{32}{0.32g}$
y=1.06
假设2.62g固体是过氧化钠和碳酸钠的混合物，则碳酸钠的质量=2.62g-1.56g=1.06
设产生沉淀的质量为x
Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
          106      100
          1.06g      x
$\frac{106}{1.06g}=\frac{100}{x}$
x=1g
【实验结论】故当X的数值范围是0＜X＜1时，猜想假设④成立．
【延伸拓展】（1）由于Na₂O₂能分别与H₂O和CO₂反应生成O₂，并放出大量的热量，得到的氧气中有大量的水蒸气．
（2）CO与H₂在氧气中完全燃烧，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再与Na₂O₂反应：2CO+O₂  $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳与二氧化碳物质的量相等，Na₂O₂与CO₂反应：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，总方程式为：2CO+2Na₂O₂=2Na₂CO₃，质量增重△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知反应后固体质量增加量为CO的质量；2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水与氢气物质的量相等，Na₂O₂与H₂O反应：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，总方程式为：2H₂+2Na₂O₂=4NaOH，质量增重△m=4NaOH-2Na₂O₂=2H₂，可知反应后固体增加的质量为氢气质量，
所以Na₂O₂增重的质量为CO与H₂混合气体的质量，充分反应后固体质量为M+N．
故答案为：
【猜想假设】Na₂CO₃；
【定性研究】有气泡产生（或将带火星的木条伸入试管中，木条复燃），红；
【反思评价】实验Ⅰ；
【实验结论】0＜X＜1；
【延伸拓展】（1）反应放热，得到的氧气中有大量的水蒸气；
（2）M+N．

点评 该考点的命题方向主要是以实验探究题的形式，给出有关的信息提示，让学生通过实验探究，分析推断出该物质的组成成分；中考的重点是考查学生通过实验的方法来研究物质的组成成分以及含量能力．