Question

Na₂O₂是常见的氧化剂，某化学小组的同学欲通过以下实验确定炭粉与Na₂O₂反应的产物．
[实验步骤]
Ⅰ．按如图所示装置（部分仪器未画出）组装仪器，并检查装置气密性．

Ⅱ．将0.6g炭粉与3.9g Na₂O₂均匀混合，装入试管，在靠近试管口处放置一张湿润的氯化钯试纸（湿润氯化钯试纸遇CO变黑，可用于检验是否有CO生成）．
Ⅲ．用酒精灯微微加热试管底部．
[实验现象]
试管中发生剧烈反应并产生火花，氯化钯试纸未变黑，石灰水未变浑浊．
请回答：
（1）装置B的作用是

 

．
（2）通过探究发现，装置A中只发生反应2Na₂O₂+C

△   .

Na₂CO₃+X，则X为

 

（填化学式）．
①请设计实验证明产物X的存在，简要写出操作方法、现象和结论：

 

．
②有人认为炭粉的加入量的多少会影响产物X的检验，请简要说明原因：

 

．
（3）CO在潮湿环境中可将氯化钯还原为黑色粉末状的钯（Pd：Mr=106），同时生成另外两种新物质．已知反应过程中转移6.02×10²³个电子时，生成53g Pd，该反应的化学方程式为

 

．
（4）将装置A中完全反应后所得物质溶于适量水，配成溶液，回答下列问题：
①溶液中下列关系正确的是

 

（填字母序号）．
a．c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
b．c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
c．c（Na⁺）=2[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]
d．c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）
②若使所得溶液与100mL稀盐酸恰好完全反应至溶液pH=7，该盐酸的物质的量浓度为

 

．

Answer 1

考点：碱金属及其化合物的性质实验

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）CO₂溶于澄清石灰水导致装置内气压变性，据此回答即可；
（2）根据原子守恒可知，X应该是氧化钠；①氧化钠溶于水生成氢氧化钠，显碱性，据此可以鉴别；②如果碳不足，则过氧化钠过量，而过氧化钠溶于水也产生氢氧化钠，会干扰氧化钠的检验；
（3）CO在潮湿环境中可将氯化钯还原为黑色粉末状的钯，CO被氧化成CO₂，根据元素守恒知左边有水参加反应，生成钯的同时生成另外两种新物质，结合转化关系写出方程式即可；
（4）①所得产物是Na₂CO₃和Na₂O，溶于水生成NaOH，Na₂CO₃和NaOH的物质的量之比为1：2．又有碳酸钠水解，所以c（OH^-）＞c（CO

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），据此分析ab；从反应方程式2Na₂O₂+C

△   .

Na₂CO₃+X即可看出：Na元素与C元素物质的量之比为：4：1，据此分析cd；
②恰好完全反应至溶液pH=7时，溶液中的溶质为NaCl，Na₂O₂的物质的量是3.9g÷78g/mol=0.05mol，根据钠原子守恒可知，NaCl是0.1mol，根据氯原子守恒得盐酸浓度是0.1mol÷0.1L=1.0mol/L．

解答： 解：（1）CO₂溶于澄清石灰水中有可能倒流，所以装置B的作用是防止倒吸，故答案为：防止倒吸；
（2）根据原子守恒可知，X应该是氧化钠；①氧化钠溶于水生成氢氧化钠，显碱性，据此可以鉴别．由于碳酸钠溶于水也显碱性，所以需要先除去碳酸钠，所以正确的方法是将产物溶于水，加入足量的BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，则有Na₂CO₃；再滴加酚酞，溶液变红，说明有Na₂O．②如果碳不足，则过氧化钠过量，而过氧化钠溶于水也产生氢氧化钠，会干扰氧化钠的检验，
故答案为：Na₂O；①将产物溶于水，加入足量的BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，则有Na₂CO₃，再滴加酚酞，溶液变红，说明有Na₂O；②假如加入C的量不足，过量的过氧化钠与水反应生成碱，使酚酞溶液变红；
（3）CO在潮湿环境中可将氯化钯还原为黑色粉末状的钯，CO被氧化成CO₂：PdCl₂+CO→Pd+CO₂，根据元素守恒知左边有水参加反应，PdCl₂+CO+H₂O→Pd+CO₂，生成钯的同时生成另外两种新物质，结合转化关系可知，另一种产物为HCl，则方程式为：PdCl₂+CO+H₂O═Pd+CO₂+2HCl，故答案为：PdCl₂+CO+H₂O═Pd+CO₂+2HCl；
（4）①所得产物是Na₂CO₃和Na₂O，溶于水生成NaOH，Na₂CO₃和NaOH的物质的量之比为1：2．又有碳酸钠水解，所以c（OH^-）＞c（CO

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），a不正确，b正确；从反应方程式2Na₂O₂+C

△   .

Na₂CO₃+X即可看出：Na元素与C元素物质的量之比为：4：1，c不正确；d符合电荷守恒，正确．②恰好完全反应至溶液pH=7时，溶液中的溶质为NaCl，Na₂O₂的物质的量是3.9g÷78g/mol=0.05mol，根据钠原子守恒可知，NaCl是0.1mol，根据氯原子守恒得盐酸浓度是0.1mol÷0.1L=1.0mol/L，故答案为：①bd；②1mol/L．

点评：本题主要考查的是过氧化钠的性质以及实验探究，属于综合性题目，锻炼了同学们综合分析问题的能力．