Question

過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色固體．在一次科技活動中，同學們將包有Na₂O₂固體的棉花放入了如圖1所示的裝置中，發現高低不同的兩根蠟燭，下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅，同時也驚奇地發現棉花燃燒了起來．
（1）實驗過程中蠟燭由下往上依次熄滅，說明二氧化碳具有

CO₂密度比空氣大，CO₂不能燃燒也不支持燃燒

的性質．
（2）棉花為什么會燃燒呢？同學們認為棉花要燃燒，除了滿足棉花是可燃物之外，還需滿足

與氧氣接觸

、

溫度達到著火點

．
【提出問題】上述實驗中是如何給棉花提供燃燒條件的？
【查閱資料】
1．在常溫下Na₂O₂與CO₂、H₂O均能發生化學反應．　　　　    
2．無水硫酸銅為白色固體，吸水后變為藍色．
【實驗設計】經過討論，同學們設計用如圖2所示裝置進行實驗探究．

【實驗步驟】
①檢查整套裝置的氣密性；     
②把相關的試劑放入對應的儀器內；
③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內；
④一段時間后，在P處放置一根帶火星的木條，觀察現象．
注意：大理石與稀鹽酸制取的CO₂還會含有一定量的水蒸氣，但整個實驗過程中不考慮稀鹽酸的揮發和空氣對實驗的影響．
【實驗現象】
①帶火星的木條復燃；  ②無水硫酸銅沒有變藍色；  ③飽和的澄清石灰水變渾濁．
【實驗分析】①B裝置內盛放的試劑是

濃硫酸

；②D裝置燒杯內澄清石灰水變渾濁的原因可能是

Na₂O₂和CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體

，也可能是空氣中的CO₂與澄清石灰水反應生成了難溶物使澄清石灰水變混濁．
【實驗結論】①Na₂O₂和CO₂反應產生的一種氣體，使圖1中的棉花滿足了燃燒的一個條件．
②Na₂O₂和CO₂反應過程中伴隨能量變化，使圖1中的棉花滿足了燃燒的另一個條件．
【拓展提高】①Na₂O₂和CO₂反應除生成一種氣體外，還生成了一種固體，學生甲認為生成的固體是NaOH，學生乙認為是Na₂CO₃，同學們經思考后認為甲同學的猜想是錯誤的，理由是

反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH

．
②寫出Na₂O₂和CO₂反應的化學方程式

2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂

．
【定量探究】有一包久置的過氧化鈉粉末，現已證明因其保存不當導致完全變質成為NaOH和Na₂CO₃的混合物，同學們稱取了13.25g樣品，加入足量稀鹽酸，并將產生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀，經過濾、洗滌、烘干后稱得其質量為10g，試計算：樣品中Na₂CO₃的質量分數．

Answer 1

分析：根據滅火的原理，滅火的方法如下：（1）清除可燃物或使可燃物與其他物品隔離；（2）隔絕氧氣（或空氣）；（3）使溫度降到著火點以下．
燃燒的條件：（1）可燃物；（2）與氧氣（或空氣）充分接觸；（3）達到可燃物燃燒所需的最低溫度（也叫著火點）．棉花燃燒，必須符合這三個條件，而Na₂O₂和CO₂反應生成了O₂，同時放出熱量，滿足了棉花燃燒的條件．對于甲乙同學的猜想，可根據質量守恒定律進行解答．根據題中信息可分析出Na₂O₂和CO₂反應生成了O₂和碳酸鈉，由此可寫出化學方程式．

解答：解：（1）蠟燭由下往上依次熄滅，說明二氧化碳具有密度比空氣大，不能燃燒也不支持燃燒的性質．
 （2）可燃物燃燒需滿足與氧氣（或空氣）充分接觸和達到溫度達到著火點．
【實驗分析】干燥二氧化碳可用濃硫酸，因此B裝置內盛放的試劑是濃硫酸；澄清石灰水變渾濁只有兩種可能，一是與二氧化碳反應了，二是溫度發生變化，石灰水中的溶質從溶液中析出了．而D裝置沒有二氧化碳發生反應，顯然是由于Na₂O₂和A裝置產生的CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體而使燒杯內澄清石灰水變渾濁．
【拓展提高】①反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH．
②Na₂O₂和CO₂反應，反應物中中含有Na、C、O三種元素，不含有氫元素，故生成物中不可能有NaOH．化學方程式的書寫需注意配平．
【定量探究】根據質量守恒定律碳酸鈣中碳元素的質量就是碳酸鈉中碳元素的質量．碳酸鈣中碳元素的質量為：10g×

12

100

×100%=1.2g．
所以碳酸鈉的質量為：1.2g÷

12

106

=10.6g
因此樣品中Na₂CO₃的質量分數為：

10.6g

13.25g

×100%=80%．
故答案為：（1）CO₂密度比空氣大，CO₂不能燃燒也不支持燃燒的性質．
（2）與氧氣接觸；溫度達到著火點；
【實驗分析】濃硫酸；Na₂O₂和CO₂反應放出熱量，使石灰水溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，析出氫氧化鈣固體．
【拓展提高】①反應前后元素種類不變，反應物中沒有氫元素所以不能生成NaOH；
②2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
【定量探究】80%．

點評：此類試題是依據實驗現象，運用調查、查閱資料等方式搜集解決問題的證據，并對所搜集的證據和獲得的信息進行簡單的加工與整理，通過分析比較、分類概括等方法，尋找現象與證據之間的聯系，從而得出正確的結論并對結論做出正確的解釋．考查學生的信息獲取與加工、知識歸納與遷移、現象分析與推理能力等，是探究題的重要組成部分和考查重點．