Question

為了探究“二氧化碳是否在水存在時才能和過氧化鈉反應”，課題研究小組的同學們設計了如圖的實驗裝置，分別進行甲、乙兩次實驗：

實驗甲：干燥的二氧化碳和過氧化鈉的反應：在干燥的試管 Ⅱ 中裝入過氧化鈉，在通入二氧化碳前，關閉K₁和K₂。在試管I內裝入試劑X后，打開K₁和K₂，通入二氧化碳，幾分鐘后，將帶火星的木條插入試管 Ⅲ 的液面上，觀察到木條不復燃，且 Ⅱ 中的淡黃色沒有變化。

實驗乙：潮濕的二氧化碳和過氧化鈉的反應： 在試管I內裝入試劑Y，其他操作同實驗甲，觀察到木條復燃，且 Ⅱ 中的淡黃色變為白色。

試回答下列問題：

（1）在裝入過氧化鈉后，通入二氧化碳前，關K₁和K₂ 的目的是                   。

（2）在實驗甲中，試劑X是               ，其作用是                        。在實驗乙中試劑Y是                   。

（3）根據上述兩個實驗現象，得到的結論是                                   。

（4）試管Ⅲ中的氫氧化鈉溶液的作用是                                      

（5）為了確保實驗現象的準確性，制備二氧化碳所用的反應物最好選用           （填編號）。

A  大理石   B  小蘇打    C  燒堿   D  鹽酸    E  稀硫酸    F  稀硝酸

（6）CO₂和Na₂O₂的反應機理可用示蹤原子分析加以證明，請完成下列反應：

Na₂O₂+ C¹⁸O₂ +H₂¹⁸O 

Answer 1

（1）防止Na₂O₂受潮 (2) 濃硫酸，除去CO₂中的水蒸氣、水 （3）CO₂只有在水存在時才能和Na₂O₂反應（4）除去O₂中的CO₂，便于檢驗O₂產生  (5)BE（6）2Na₂O₂+2C¹⁸O₂+2H₂¹⁸O＝2Na₂C¹⁸O₃+2H₂O+O₂↑

解析:

（1）顯然是為了形成一個密封環境，防止Na₂O₂受潮。（2）實驗甲要求二氧化碳干燥，所以要用濃硫酸作干燥劑；實驗乙要求二氧化碳潮濕，故可讓CO₂先通過水。（3）由實驗現象可知甲無O₂產生，乙有O₂產生，從而可得出結論為CO₂只有在水存在時才能和Na₂O₂反應；（4）制得的O₂要純度高，才能成功檢驗，所以之前要除雜（CO₂）；（5）若用大理石與鹽酸制CO₂會有HCl雜質，而圖中無除雜裝置，所以應選用小蘇打（NaHCO₃）與稀硫酸；（6）Na₂O₂中的O為-1價，在反應中一半變為0價，一半變為-2價，C¹⁸O₂ 和H₂¹⁸O中的¹⁸O的化合價不變。