Question

过氧化钠（Na₂O₂）是一种淡黄色固体．在一次科技活动中，同学们将包有Na₂O₂固体的棉花放入了如图1所示的装置中，发现高低不同的两根蜡烛，下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭，同时也惊奇地发现棉花燃烧了起来．
（1）实验过程中蜡烛由下往上依次熄灭，说明二氧化碳具有______的性质．
（2）棉花为什么会燃烧呢？同学们认为棉花要燃烧，除了满足棉花是可燃物之外，还需满足______、______．
【提出问题】上述实验中是如何给棉花提供燃烧条件的？
【查阅资料】
1．在常温下Na₂O₂与CO₂、H₂O均能发生化学反应．     
2．无水硫酸铜为白色固体，吸水后变为蓝色．
【实验设计】经过讨论，同学们设计用如图2所示装置进行实验探究．

【实验步骤】
①检查整套装置的气密性；     
②把相关的试剂放入对应的仪器内；
③用力推动针筒的活塞，把稀盐酸注入试管内；
④一段时间后，在P处放置一根带火星的木条，观察现象．
注意：大理石与稀盐酸制取的CO₂还会含有一定量的水蒸气，但整个实验过程中不考虑稀盐酸的挥发和空气对实验的影响．
【实验现象】
①带火星的木条复燃；  ②无水硫酸铜没有变蓝色；  ③饱和的澄清石灰水变浑浊．
【实验分析】①B装置内盛放的试剂是______；②D装置烧杯内澄清石灰水变浑浊的原因可能是______，也可能是空气中的CO₂与澄清石灰水反应生成了难溶物使澄清石灰水变混浊．
【实验结论】①Na₂O₂和CO₂反应产生的一种气体，使图1中的棉花满足了燃烧的一个条件．
②Na₂O₂和CO₂反应过程中伴随能量变化，使图1中的棉花满足了燃烧的另一个条件．
【拓展提高】①Na₂O₂和CO₂反应除生成一种气体外，还生成了一种固体，学生甲认为生成的固体是NaOH，学生乙认为是Na₂CO₃，同学们经思考后认为甲同学的猜想是错误的，理由是______．
②写出Na₂O₂和CO₂反应的化学方程式______．
【定量探究】有一包久置的过氧化钠粉末，现已证明因其保存不当导致完全变质成为NaOH和Na₂CO₃的混合物，同学们称取了13.25g样品，加入足量稀盐酸，并将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀，经过滤、洗涤、烘干后称得其质量为10g，试计算：样品中Na₂CO₃的质量分数．

Answer 1

【答案】分析：根据灭火的原理，灭火的方法如下：（1）清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离；（2）隔绝氧气（或空气）；（3）使温度降到着火点以下．
燃烧的条件：（1）可燃物；（2）与氧气（或空气）充分接触；（3）达到可燃物燃烧所需的最低温度（也叫着火点）．棉花燃烧，必须符合这三个条件，而Na₂O₂和CO₂反应生成了O₂，同时放出热量，满足了棉花燃烧的条件．对于甲乙同学的猜想，可根据质量守恒定律进行解答．根据题中信息可分析出Na₂O₂和CO₂反应生成了O₂和碳酸钠，由此可写出化学方程式．
解答：解：（1）蜡烛由下往上依次熄灭，说明二氧化碳具有密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧的性质．
 （2）可燃物燃烧需满足与氧气（或空气）充分接触和达到温度达到着火点．
【实验分析】干燥二氧化碳可用浓硫酸，因此B装置内盛放的试剂是浓硫酸；澄清石灰水变浑浊只有两种可能，一是与二氧化碳反应了，二是温度发生变化，石灰水中的溶质从溶液中析出了．而D装置没有二氧化碳发生反应，显然是由于Na₂O₂和A装置产生的CO₂反应放出热量，使石灰水温度升高，氢氧化钙的溶解度减小，析出氢氧化钙固体而使烧杯内澄清石灰水变浑浊．
【拓展提高】①反应前后元素种类不变，反应物中没有氢元素所以不能生成NaOH．
②Na₂O₂和CO₂反应，反应物中中含有Na、C、O三种元素，不含有氢元素，故生成物中不可能有NaOH．化学方程式的书写需注意配平．
【定量探究】根据质量守恒定律碳酸钙中碳元素的质量就是碳酸钠中碳元素的质量．碳酸钙中碳元素的质量为：10g××100%=1.2g．
所以碳酸钠的质量为：1.2g÷=10.6g
因此样品中Na₂CO₃的质量分数为：×100%=80%．
故答案为：（1）CO₂密度比空气大，CO₂不能燃烧也不支持燃烧的性质．
（2）与氧气接触；温度达到着火点；
【实验分析】浓硫酸；Na₂O₂和CO₂反应放出热量，使石灰水温度升高，氢氧化钙的溶解度减小，析出氢氧化钙固体．
【拓展提高】①反应前后元素种类不变，反应物中没有氢元素所以不能生成NaOH；
②2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【定量探究】80%．
点评：此类试题是依据实验现象，运用调查、查阅资料等方式搜集解决问题的证据，并对所搜集的证据和获得的信息进行简单的加工与整理，通过分析比较、分类概括等方法，寻找现象与证据之间的联系，从而得出正确的结论并对结论做出正确的解释．考查学生的信息获取与加工、知识归纳与迁移、现象分析与推理能力等，是探究题的重要组成部分和考查重点．