Question

【題目】Ⅰ.探究學習小組在實驗室中用下圖所示裝置制取 CO2 并探究 CO2與過氧化鈉(Na2O2)的反應。

【查閱資料】過氧化鈉(Na2O2)是一種淡黃色固體，能與 CO2、H2O發生反應：

2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

請回答下列問題：

（1）裝置 A 中發生反應的化學方程式為________，

利用裝置 A 制取 CO2 的優點是___________________；

（2）裝置B的作用是吸收CO2中混有的HCl，發生反應的化學方程式 為_______；

（3）裝置D的作用是_____________________；

（4）裝置E中該氣體還可用下圖裝置中__________（填字母序號）收集。

（5）為探究反應后裝置 C 硬質玻璃管中固體的成分，該小組同學進行了如圖實驗：

根據判斷，反應后裝置C硬質玻璃管中固體為 ____________________。

Ⅱ.冬季取暖人們常用到暖寶寶（如圖），其熱量來源于鐵的緩慢氧化。化學小組的同學突發奇想，想利用暖寶寶測定空氣中氧氣的含量。

【查閱資料】

（1）暖寶寶的主要成分鐵粉、木炭、食鹽。

（2）暖寶寶反應的主要原理是鐵粉與氧氣、水共同作用生成氫氧化鐵，反應的化學方程式為______。

【設計實驗】化學小組的同學設計了如圖1所示裝置。

【實驗步驟】①檢查裝置氣密性

②向250mL集氣瓶中加入20mL水

③讀取溫度計示數為18oC，撕掉暖寶寶上的貼紙，塞緊橡膠塞。

④觀察溫度計示數的變化

⑤待溫度計示數為18oC時，打開止水夾。

請回答下列問題：

（1）檢查裝置氣密性的方法是______________________；

（2）小組同學的設計中，集氣瓶內水的作用是____________________；

（3）實驗結果如圖2所示，根據圖示數據計算得出氧氣的體積分數約為_____________。

【實驗反思】你認為小組同學實驗產生誤差的可能原因有_____________（寫出一條即可）。你證明這確實是造成誤差原因的方案是________________。

Answer 1

【答案】 CaCO3＋2HCl==CaCl2＋H2O+CO2↑ 便于控制反應的發生和停止 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 除去二氧化碳氣體 a d 氫氧化鈉和碳酸鈉 4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3 把導管的一端放入水中，用手握緊試管，觀察水中導管口有沒有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置不漏氣 反應物 19.1% （數據接近即可） 暖貼內鐵粉的量不夠，O2沒有完全被消耗（合理答案即可） 取兩片暖貼重復上述實驗

【解析】Ⅰ. （1）根據反應物、生成物、反應原理分析；根據裝置A可以通過壓強的作用使固體和液體分離分析；

（2）根據反應物、生成物、反應原理分析；

（3）根據氫氧化鈉的性質分析；

（4）根據過氧化鈉和二氧化碳、水反應會生成氧氣、氫氧化鈉可以將二氧化碳除去分析；

（5）根據過氧化鈉和水反應會生成氧氣，碳酸鈉和氯化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣和鹽酸反應會生成二氧化碳氣體，氫氧化鈉溶液顯堿性分析；

Ⅱ. 【查閱資料】

（2）根據反應原理寫出反應的化學方程式；

請回答下列問題：（1）根據檢查裝置氣密性的方法分析；

（2）根據集氣瓶內水的作用是為鐵生銹提供水分解答；

（3）根據氧氣約占空氣體積的比例分析；

解：Ⅰ. （1），由反應原理可知，反應物是CaCO3和HCl，故裝置 A 中發生反應的化學方程式為CaCO3＋2HCl==CaCl2＋H2O+CO2↑；由圖中可知，當夾緊彈簧夾時，生成二氧化碳氣體，壓強增大，將稀鹽酸壓到多孔塑料隔板以下，稀鹽酸與碳酸鈣分開，反應停止。當松開彈簧夾時，稀鹽酸與碳酸鈣接觸，反應發生。故利用裝置 A 制取 CO2 的優點是：便于控制反應的發生和停止 ；

（2）利用飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中混有的 HCl，發生反應的化學方程式為：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；

（3）氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，故裝置D的作用是除去二氧化碳氣體；

（4）過氧化鈉和二氧化碳、水反應會生成氧氣、氫氧化鈉可以將二氧化碳除去，所以裝置E中收集到的氣體是氧氣，氧氣密度比空氣大，不易溶于水，所以可用a d收集；

（5）根據過氧化鈉和水反應會生成氧氣，碳酸鈉和氯化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣和鹽酸反應會生成二氧化碳氣體，氫氧化鈉溶液顯堿性。固體加水沒有氣泡，所以不含過氧化鈉，加入氯化鈣生成白色沉淀，白色沉淀加入鹽酸，生成氣體，所以含碳酸鈉，反應后溶液的pH值是12，所以含有氫氧化鈉。故裝置C硬質玻璃管中固體為：氫氧化鈉和碳酸鈉；

Ⅱ. 【查閱資料】

（2）鐵粉與氧氣、水共同作用生成氫氧化鐵，反應為：4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3；

請回答下列問題：（1）檢查裝置氣密性的方法是：連接好裝置，把導管的一端放入水中，用手握緊試管，觀察水中導管口有沒有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置不漏氣；

（2）小組同學的設計中，集氣瓶內水的作用是：反應物；

（3）實驗結果如圖2所示，進入水的體積約為100mL-55mL=45mL，根據圖示數據計算得出氧氣的體積分數約為 =19.1%。

【實驗反思】小組同學實驗產生誤差的可能原因有：暖貼內鐵粉的量不夠，O2沒有完全被消耗（合理答案即可）；

你證明這確實是造成誤差原因的方案是：取兩片暖貼重復上述實驗。