Question

小明同学从资料中得知，金属过氧化物常用作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂．对金属过氧化物用作氧气再生剂的化学原理，小明同学进行了如下探究，请你参与．
[查阅资料]a．金属过氧化物（如过氧化钠：Na₂O₂）能与二氧化碳反应生成一种白色固体和氧气；
b．过氧化钠与水、盐酸等物质反应也能生成氧气；
c．碳酸氢钠能与盐酸反应生成碳酸钠、水和二氧化碳，而碳酸氢钠与二氧化碳不反应．
[设计实验]实验Ⅰ：小明同学用下图所示的实验验证反应生成了氧气．
（1）小明同学在实验室制取CO₂时，选择发生装置时应考虑的因素是______（填序号）．
A．反应物的状态B．CO₂的溶解度和密度
C．反应是否需要加热D．CO₂是否有毒
（2）根据上述因素，制取CO₂时，应从上图1、图2、图3中选择______．写出实验室制取二氧化碳的化学方程式______．
（3）设计A、B装置的目的是得到纯净且干燥的CO₂气体．其中A装置的作用是______；B装置主要目的是干燥CO₂气体，连接这一装置的理由是______，那么B中所装的试剂是______（填序号）．
A．浓硫酸B．固体NaOH          C．生石灰
（4）为了确定CO₂根Na₂O₂反应产生的气体是氧气，最后还要采用的验证实验操作及现象是______．
（5）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是______，该反应的化学方程式为______．
实验Ⅱ探究反应生成的白色固体的成分．
[提出猜想]①该白色固体是氢氧化钠；②该白色固体是碳酸钠．
小明的两个猜想中一定错误的是猜想______（选填“①”或“②”），理由是______．
[设计实验]小明通过以下实验验证了另一个猜想是正确的．

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量反应后的固体于试管中； ②_____________； ③_____________．	②_________； ③_________．	猜想_________（选填“①”或“②”）正确．

[交流与讨论]（1）综合实验Ⅰ、Ⅱ，小明同学写出了过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式______．
（2）请你根据上述实验简述过氧化钠作为氧气再生剂的化学反应原理______．

Answer

根据质量守恒定律，结合题中材料信息，可得知过氧化钠与二氧化碳反应可生成碳酸钠，检验生成的碳酸钠通常滴加稀盐酸，把产生的气体通入澄清石灰水，变浑浊说明产生了二氧化碳，也就能说明固体为碳酸盐．设计实验时，注意操作中对气体的验证．
【解析】
实验Ⅰ
（1）制取气体发生装置的选择主要考虑所用药品的状态和反应条件．
故选AC（错选一个扣（1分），多选不得分，共2分）

（2）碳酸钙与盐酸反应不需加热，装置中长颈漏斗应伸入到液面以下．
故答：图2；CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（每小格各（2分），共4分）

（3）盐酸易挥发，使用盐酸制取二氧化碳时气体中会混有少量HCl气体，要得到纯净的二氧化碳可把混合气体通过碳酸氢钠溶液．干燥二氧化碳是为防止混在气体中的水与过氧化钠反应生成氧气，影响对实验的判断．干燥二氧化碳要选取不与其反应的浓硫酸．
故答：除去二氧化碳中混有的HCl；过氧化钠与水反应也会产生氧气；A．
（第1、2小格各（1分），第3小格（2分），共4分）

（4）生成的氧气将从D管放出．故答：将带火星的木条放在D处导管口，木条复燃（2分）

（5）C中的石灰水变浑浊；Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O（每小格（2分），共4分）

实验Ⅱ
[提出猜想]质量守恒定律告诉我们：变化前后元素种类不变，所以变化后出现H元素明显违背守恒定律．故答：①（1分）；
反应物二氧化碳与过氧化钠中没有氢元素，根据质量守恒定律，不可能生成含有氢元素的氢氧化钠（2分）．

[设计实验]滴加稀盐酸是检验碳酸盐的最好方法．故答：
实验步骤 实验现象 实验结论
②滴加稀盐酸；
③将生成的气体通入澄清的石灰水中． ②有气泡产生；
③澄清的石灰水变浑浊． 猜想②正确．

（每小格各（1分），共5分）

[交流与讨论]（1）根据题中信息及探究结论，反应生成两种物质：碳酸钠和氧气．故答：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2（2分）

（2）根据材料和探究过程，可以得知过氧化钠可以把呼出的二氧化碳气体转变成氧气，很好解决了潜艇小环境内气体的循环．故答：过氧化钠能吸收呼出气体中的二氧化碳，转化为能供给呼吸的氧气（2分）