Question

【題目】潛水艇里要配備氧氣的再生裝置，以保證長時間潛航。有以下幾種制取氧氣的方法：

①加熱高錳酸鉀 ②用二氧化錳分解過氧化氫 ③常溫下過氧化鈉固體（化學式為Na2O2）與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣。

（1）寫出方法①和②的化學方程式___，______。

（2）事實證明最適合在潛水艇里制氧氣的是方法是③，與其它兩種方法相比，這種方法的優點是____（填序號）。

A. 無需加熱，常溫下就可自動完成，使用方便

B. 能將人呼吸產生的二氧化碳轉變為呼吸所需的氧氣

C. 生成等質量的氧氣，藥品用量少

D. 生成物沒有毒，不污染環境

探究一：某同學設計了下圖所示的實驗裝置來探究過氧化鈉和二氧化碳反應產生氧氣。

（查閱資料）已知過氧化鈉是一種淺黃色固體粉末，過氧化鈉還能與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，方程式為：2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2↑。

（3）A是二氧化碳氣體的發生裝置，裝配該裝置時，應選用的儀器除帶導管的雙孔橡皮塞外，還需要的儀器有（填名稱，從圖2中選擇）_____、_____。實驗室制取二氧化碳的化學方程式______。

（4）用圖1中裝置D所示的方法收集氧氣，其依據是_______；檢驗D裝置試管內收集到的氣體是否是氧氣的方法是_________。

（5）B中反應方程式是___________。

石灰水的作用是①觀察氣體的流速，②判斷過氧化鈉與二氧化碳何時完全反應， ③_____________。

（6）你認為該方案_______（填“能”或“不能”）證明過氧化鈉與二氧化碳反應生成氧氣，理由是_______。

探究二：小紅同學利用過氧化鈉能和水反應的原理來測定Na2O2的純度并用所得的氧氣來確定某物質的組成

（實驗步驟）：

①稱取20g樣品置于裝置中（整個裝置的質量為45g）。

②一次性加入20mL蒸餾水后將裝置放置在電子天平上，觀察顯示數字的變化，并記錄（數據見下表）。

③進行計算。

時間/s	60	120	180	240	300
天平示數/g	83.82	82.43	82.15	81.80	81.80

（7）裝置中干燥劑的作用是______；如果沒有干燥劑，測定結果會_____（選填“偏大”、“ 偏小”、“ 不變”）。

（8）取一定質量的某物質在上述所得的氧氣中完全燃燒測得生成二氧化碳4.4克和水1.8克，通過計算確定該物質中各元素的原子的個數比_____。

Answer 1

【答案】2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O22H2O+O2↑ AB 錐形瓶 長頸漏斗 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 氧氣不易溶于水 帶火星的木條伸入試管中 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 除去氧氣中的二氧化碳 不能 過氧化鈉與二氧化碳中的水蒸氣反應也生成氧氣 吸收氧氣逸出時帶出的水蒸氣 偏大 1:2:1

【解析】

（1）加熱高錳酸鉀生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的化學方程為：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；用二氧化錳分解過氧化氫生成水和氧氣，反應的化學方程為：2H2O22H2O+O2↑；

（2）在常溫下過氧化鈉固體與二氧化碳反應生碳酸鈉和氧氣，常溫下即可發生反應，且可把空氣中的二氧化碳轉化為氧氣，供給氧氣的同時吸收了人呼出的二氧化碳，適宜在潛水器里供給氧氣；與其他兩種方法相比，這種方法常溫下就能進行，不用加熱、不用通電，操作簡單，還能將人呼吸產生的二氧化碳轉變為呼吸所需的氧氣；

（3）實驗室通常用碳酸鈣和稀鹽酸反應制取二氧化碳氣體，制取氣體的反應物是固體和液體，反應不需要加熱，因此所需的儀器有錐形瓶、長頸漏斗、帶導管的橡皮塞等；實驗室制取二氧化碳的化學方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（4）用D所示的方法收集氧氣，其依據是：氧氣不溶于水；氧氣能使帶火星的木條復燃，故用燃著的木條伸入試管中，木條復燃，該氣體是氧氣；

（5）B中是過氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，反應的化學方程為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；石灰水能與二氧化碳反應，防止對氧氣收集的影響；

（6）過氧化鈉還能與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，故此方案不能明過氧化鈉與二氧化碳反應生成氧氣；

（7）過氧化鈉還能與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，氧氣逸出時會帶有水分，可用干燥劑進行吸收；沒有干燥劑，氧氣逸出時會帶有水分，導致測得參加反應過氧化鈉的質量偏大，計算的純度偏大；

（8）根據質量守恒定律可得參加反應氧氣的質量=20g+45g+20g-81.80g=3.2g，根據反應前后元素的種類不變，該物質中一定含有碳、氫兩種元素，則：4.4g二氧化碳中碳元素的質量=4.4g××100%=1.2g，1.8g水中氫元素的質量=1.8g××100%=0.2g，參加反應該物質的質量=4.4g+1.8g-3.2g=3.0g，1.2g+0.2g=1.4g, 故該氣體中還含有氧元素，且氧元素的質量為：3.0g-1.4g=1.6g，所以碳、氫、氧元素的原子個數比=：：=1:2:1。