Question

(8分)化學小組在老師的指導下，完成了一個興趣實驗。向包有Na₂O₂的脫脂棉中吹氣，發現脫脂棉劇烈燃燒起來。于是他們決定探究脫脂棉燃燒的原因。請你參與他們的探究。
【提出問題】脫脂棉為什么會燃燒?
【查閱資料】
1. Na₂O₂是一種淡黃色固體，常溫下能與CO₂、H₂O、HCl氣體等物質發生反應，不能與N₂發生反應。
2. 人呼出的氣體的主要成分及含量：N₂：74%；O₂：16%；水蒸氣：6%；CO₂：4%
3. CO₂既不與NaHCO₃反應，也不溶于飽和的NaHCO₃溶液。
【猜想與假設】
1. 可能是CO₂與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
2. 可能是H₂O與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
3. 可能是_______與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
【實驗驗證】
實驗I：驗證CO₂與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
甲小組同學用圖1所示裝置（部分夾持裝置略去）制取并收集了一瓶CO₂氣體，將包有Na₂O₂的脫脂棉放在燃燒匙中，伸入集氣瓶，觀察到脫脂棉劇烈燃燒。得出結論，猜想1成立。乙小組同學認為上述實驗不足以證明CO₂與Na₂O₂反應產生了O₂，理由是__________。

圖 1
同學們經過討論，對上述實驗方案進行了改進，用圖2所示的裝置（部分夾持裝置略去）進行實驗驗證猜想1成立。打開止水夾K，鼓入純凈、干燥的氮氣一段時間后，關閉止水夾K。注入稀鹽酸，觀察到脫脂棉劇烈燃燒。

【解釋與結論】
1．裝置A中發生反應的化學方程式為________________。
2．裝置B的作用是__________________。
3．裝置C中盛放的藥品是___________，作用是__________________。
實驗II：驗證H₂O與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
請你設計一個實驗方案，驗證H₂O與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量（寫出實驗步驟、現象及結論）___________。

Answer 1

【猜想與假設】 3. CO2、H2O（或H2CO3）
【實驗驗證】實驗I：理由是：制得的CO2中混有H2O 、HCl氣體，也可能與Na2O2發生反應產生O2。 
【解釋與結論】1．CaCO3 + 2HCl ="==" CaCl2 + H2O + CO2↑
2．除去CO2中混有的HCl
3．濃硫酸，除去CO2中混有的H2O
實驗II：取適量Na2O2于錐形瓶中，加入適量蒸餾水，觀察到錐形瓶壁上有大量水霧產生，說明H2O與Na2O2反應釋放出熱量；將帶火星的木條放入中，木條復燃，說明H2O與Na2O2反應產生O2。（2分，答案合理即可）

試題分析：【猜想與假設】3也可能是人呼出的氣體中的二氧化碳、水共同與Na₂O₂反應產生了O₂，釋放出熱量。
【實驗驗證】用圖1裝置制取二氧化碳氣體，會含有水蒸氣和氯化氫氣體。所以可能是二者中的物質與Na2O2反應產生了O2。
【解釋與結論】1．裝置A中發生反應是稀鹽酸與大理石中的碳酸鈣反應生成二氧化碳，化學方程式為CaCO3 + 2HCl ="==" CaCl2 + H2O + CO2↑。
2．為排除水蒸氣和氯化氫氣體的影響，裝置B需要除去的是鹽酸揮發出的氯化氫氣體。
3．為排除水蒸氣和氯化氫氣體的影響，裝置C需要除去的是氣體中混有的水蒸氣，應盛放的藥品是濃硫酸。
實驗II：為驗證H2O與Na2O2反應產生了O2，釋放出熱量�？蓪⑦m量Na2O2置于一容器（錐形瓶）中，再加入適量蒸餾水，如觀察到瓶壁上有水霧或觸摸瓶壁感覺到熱，則證明二者反應會放熱。再將帶火星的木條伸入其中，會觀察到木條復燃，說明二者反應會生成氧氣。實驗設計的關鍵在于兩點：1、能通過實驗現象說明二者反應會放出熱量；2、能驗證二者反應的生成物為氧氣。