Question

工业上用金属钠在氧气中燃烧或者氧化钠在空气中加热，可制得过氧化钠（化学式为：Na₂O₂）．乐乐同学为了研究Na₂O₂与CO₂的反应，设计了如图实验：两个中间用干燥管连接的针筒，干燥管中盛有淡黄色固体Na₂O₂，并用玻璃纤维（不与其它物质反应）固定．其中一个针筒中充有100mL干燥的CO₂，将CO₂气体通过Na₂O₂粉末缓缓推入另一针筒中，反复数次后，干燥管的温度明显升高，冷却至反应开始时的温度和压强后，针筒中剩余的气体维持在50mL，进一步实验证明该气体为纯净物（X），并且能使余烬木条复燃；认真观察发现干燥管中Na₂O₂表面有一部分固体变为白色物质（Y）．

友情小帖：在同温同压下任何相同体积的气体具有相同的分子数．例如：同温同压下1L氢气所含有的氢气分子数与1L氧气所含的氧气分子数相同．
（1）请你帮乐乐同学分析：X气体是　     （写化学式）；若该反应的化学方程式为：a Na₂O₂+b CO₂═c X+d Y （其中a、b、c、d为系数），则b：c=                    　．
（2）乐乐同学猜测白色物质Y可能是Na₂CO₃，请你帮乐乐同学用实验验证他的猜想．（要求：写出实验方案）
（3）欢欢同学在参与该实验设计时，想用棉花代替玻璃纤维固定Na₂O₂固体，你是否支持他的做法？并说明理由．
（4）物质性质决定用途，请你根据Na₂O₂与CO₂的反应的性质推测它的一项重要用途．

Answer 1

（1）O₂； 2：1。
（2）①取少量白色粉末于试管中，加水看是否溶解，若不溶解则一定不是Na₂CO₃，若溶解，再取该溶液于试管中，滴加BaCl₂溶液或CaCl₂溶液或Ca（OH）₂溶液，若有白色沉淀生成，则该白色物质是Na₂CO₃．②取少量白色粉末于试管中，加入HCl溶液，产生的气体通入澄清石灰水中，观察是否变浑，若变浑则该白色物质是Na₂CO₃。
（3）不支持，Na₂O₂与CO₂反应放出大量热，使棉花达到其着火点，并容器内产生大量氧气使棉花燃烧。
（4）在密闭环境中提供氧气，如潜水艇中、宇宙飞船中的供氧剂。

试题分析：（1）该气体为纯净物（X），并且能使余烬木条复燃，说明该气体为氧气，化学式为：O₂；过氧化钠和二氧化碳反应除生成氧气外，还有是碳酸钠，所以反应的方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═O₂+2Na₂CO₃，则b：c=2：1。
（2）碳酸钠溶于水且能和稀盐酸反应放出二氧化碳气体，所以证明白色物质Y可能是Na₂CO₃的方法：①取少量白色粉末于试管中，加水看是否溶解，若不溶解则一定不是Na₂CO₃，若溶解，再取该溶液于试管中，滴加BaCl₂溶液或CaCl₂溶液或Ca（OH）₂溶液，若有白色沉淀生成，则该白色物质是Na₂CO₃．②取少量白色粉末于试管中，加入HCl溶液，产生的气体通入澄清石灰水中，观察是否变浑，若变浑则该白色物质是Na₂CO₃。
（3）棉花的着火点比较低，由于该反应生成氧气还放出热，能使棉花燃烧，所以不支持棉花代替玻璃纤维固定Na₂O₂固体。
（4）该反应在密闭环境中能提供氧气且氧气具有供给呼吸的作用，所以做潜水艇中、宇宙飞船中的供氧剂。