Question

工業上用金屬鈉在氧氣中燃燒或者氧化鈉在空氣中加熱，可制得過氧化鈉（化學式為：Na₂O₂）．樂樂同學為了研究Na₂O₂與CO₂的反應，設計了如圖實驗：兩個中間用干燥管連接的針筒，干燥管中盛有淡黃色固體Na₂O₂，并用玻璃纖維（不與其它物質反應）固定．其中一個針筒中充有100mL干燥的CO₂，將CO₂氣體通過Na₂O₂粉末緩緩推入另一針筒中，反復數次后，干燥管的溫度明顯升高，冷卻至反應開始時的溫度和壓強后，針筒中剩余的氣體維持在50mL，進一步實驗證明該氣體為純凈物（X），并且能使余燼木條復燃；認真觀察發現干燥管中Na₂O₂表面有一部分固體變為白色物質（Y）．

友情小帖：在同溫同壓下任何相同體積的氣體具有相同的分子數．例如：同溫同壓下1L氫氣所含有的氫氣分子數與1L氧氣所含的氧氣分子數相同．
（1）請你幫樂樂同學分析：X氣體是　     （寫化學式）；若該反應的化學方程式為：a Na₂O₂+b CO₂═c X+d Y （其中a、b、c、d為系數），則b：c=                    　．
（2）樂樂同學猜測白色物質Y可能是Na₂CO₃，請你幫樂樂同學用實驗驗證他的猜想．（要求：寫出實驗方案）
（3）歡歡同學在參與該實驗設計時，想用棉花代替玻璃纖維固定Na₂O₂固體，你是否支持他的做法？并說明理由．
（4）物質性質決定用途，請你根據Na₂O₂與CO₂的反應的性質推測它的一項重要用途．

Answer 1

（1）O₂； 2：1。
（2）①取少量白色粉末于試管中，加水看是否溶解，若不溶解則一定不是Na₂CO₃，若溶解，再取該溶液于試管中，滴加BaCl₂溶液或CaCl₂溶液或Ca（OH）₂溶液，若有白色沉淀生成，則該白色物質是Na₂CO₃．②取少量白色粉末于試管中，加入HCl溶液，產生的氣體通入澄清石灰水中，觀察是否變渾，若變渾則該白色物質是Na₂CO₃。
（3）不支持，Na₂O₂與CO₂反應放出大量熱，使棉花達到其著火點，并容器內產生大量氧氣使棉花燃燒。
（4）在密閉環境中提供氧氣，如潛水艇中、宇宙飛船中的供氧劑。

試題分析：（1）該氣體為純凈物（X），并且能使余燼木條復燃，說明該氣體為氧氣，化學式為：O₂；過氧化鈉和二氧化碳反應除生成氧氣外，還有是碳酸鈉，所以反應的方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═O₂+2Na₂CO₃，則b：c=2：1。
（2）碳酸鈉溶于水且能和稀鹽酸反應放出二氧化碳氣體，所以證明白色物質Y可能是Na₂CO₃的方法：①取少量白色粉末于試管中，加水看是否溶解，若不溶解則一定不是Na₂CO₃，若溶解，再取該溶液于試管中，滴加BaCl₂溶液或CaCl₂溶液或Ca（OH）₂溶液，若有白色沉淀生成，則該白色物質是Na₂CO₃．②取少量白色粉末于試管中，加入HCl溶液，產生的氣體通入澄清石灰水中，觀察是否變渾，若變渾則該白色物質是Na₂CO₃。
（3）棉花的著火點比較低，由于該反應生成氧氣還放出熱，能使棉花燃燒，所以不支持棉花代替玻璃纖維固定Na₂O₂固體。
（4）該反應在密閉環境中能提供氧氣且氧氣具有供給呼吸的作用，所以做潛水艇中、宇宙飛船中的供氧劑。