“制氧機(jī)”在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，如保健、急救、水下作業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及高原、火災(zāi)、礦難等危險(xiǎn)環(huán)境中的人員救治。某化學(xué)興趣小組對(duì)制氧劑過(guò)碳酸鈉的增氧原理進(jìn)行了如下探究。
【查閱資料】1.過(guò)碳酸鈉是由碳酸鈉和過(guò)氧化氫按一定比例制成的固體，化學(xué)式為2Na2CO3?3H2O2，遇水后可緩慢分解產(chǎn)生氧氣。
2.碳酸鈉溶液顯堿性溶液中含有Na+、CO2-3和OH-。
3.碳酸溶液中含有H+和CO2-3。
（1）碳酸鈉固體俗稱(chēng) 純堿、蘇打純堿、蘇打；利用 pH試紙pH試紙可快速檢測(cè)碳酸鈉溶液的酸堿度。
【提出問(wèn)題】制氧劑中的碳酸鈉是如何影響過(guò)氧化氫分解的？
【猜想與假設(shè)】
（2）猜想①：碳酸鈉溶液中的Na+能加快過(guò)氧化氫分解；
猜想②：碳酸鈉溶液中的CO2-3能加快過(guò)氧化氫分解；
猜想③：碳酸鈉溶液中的OH-能加快過(guò)氧化氫分解碳酸鈉溶液中的OH-能加快過(guò)氧化氫分解。
【實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)】取四個(gè)100mL的燒杯，分別貼上標(biāo)簽A、B、C、D，代表四組實(shí)驗(yàn)。A燒杯中加入80mL蒸餾水，B、C、D燒杯中加入80mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的H2O2溶液，插入溶解氧傳感器探頭，連接數(shù)據(jù)采集器，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再依次加入其他試劑。記錄數(shù)據(jù)如下表：
C
O
2
-
3
C
O
2
-
3
C
O
2
-
3
| 組別 | A組 | B組 | C組 | D組 | |||||
| 試劑 | H2O | 加2Na2CO3?3H2O2 | H2O2溶液 | 加NaCl | 加Na2CO3 | H2O2溶液 | 加碳酸溶液 | H2O2溶液 | 加NaOH |
| pH | 6.96 | 9.89 | 6.01 | 6.01 | 8.14 | 6.01 | 5.6 | 5.85 | 9.26 |
| 氧氣含量/（mg/L） | 5.68 | 7.79 | 6.44 | 6.48 | 9.11 | 6.37 | 6.38 | 6.26 | 13.82 |
（3）A組實(shí)驗(yàn)中蒸餾水中含有氧氣，原因可能是
空氣中的氧氣溶解在水中
空氣中的氧氣溶解在水中
；根據(jù)B組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知猜想①不正確，理由是 加入氯化鈉后溶液中的溶解氧的量沒(méi)有明顯增加
加入氯化鈉后溶液中的溶解氧的量沒(méi)有明顯增加
；通過(guò)分析比較B、C、D組數(shù)據(jù)，可知猜想③正確。經(jīng)查閱資料可知，碳酸鈉溶液中含有的OH-是由C
O
2
-
3
在碳酸鈉溶液中，能與水作用產(chǎn)生OH-加快過(guò)氧化氫分解
C
O
2
-
3
在碳酸鈉溶液中，能與水作用產(chǎn)生OH-加快過(guò)氧化氫分解
。C
O
2
-
3
【交流與討論】
（4）為了進(jìn)一步了解溶液酸堿度如何影響過(guò)氧化氫分解速率，學(xué)習(xí)小組配制了pH不同的氫氧化鈉溶液，分別取等量4%的H2O2溶液和等量不同pH的NaOH溶液做了五組實(shí)驗(yàn)，利用溶解氧傳感器測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)溶液中氧氣的含量，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。
| 組別 | E組 | F組 | G組 | H組 | I組 |
| 混合溶液pH | 8.00 | 8.59 | 9.29 | 10.43 | 11.74 |
| 氧氣含量/（mg/L） | 6.88 | 9.30 | 13.82 | 17.57 | 13.15 |
溶液pH在10.43時(shí)過(guò)氧化氫分解速率相對(duì)較快（合理即可）
溶液pH在10.43時(shí)過(guò)氧化氫分解速率相對(duì)較快（合理即可）
（合理寫(xiě)一點(diǎn)）。【拓展與延伸】除了溶液酸堿度，溫度、催化劑、溶液濃度等也是制作制氧機(jī)的重要考量因素。如圖是氯化鐵粉末對(duì)相同條件下密閉容器中過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氣體的影響曲線圖。
（5）根據(jù)曲線可知，氯化鐵
能
能
（填“能”或“不能”）加快過(guò)氧化氫分解。若氯化鐵為反應(yīng)的催化劑，寫(xiě)出氯化鐵與過(guò)氧化氫在制氧機(jī)中制氧時(shí)的化學(xué)方程式：2H2O2 2H2O+O2↑
F
e
C
l
3
2H2O2 2H2O+O2↑
。F
e
C
l
3
（6）制作制氧機(jī)時(shí)，相比于過(guò)氧化氫，制氧劑選擇過(guò)碳酸鈉的優(yōu)點(diǎn)有
方便運(yùn)輸和攜帶（合理即可）
方便運(yùn)輸和攜帶（合理即可）
（合理寫(xiě)一點(diǎn)）。【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律；催化劑的特點(diǎn)與催化作用；鹽的化學(xué)性質(zhì)；書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式．
【答案】純堿、蘇打；pH試紙；碳酸鈉溶液中的OH-能加快過(guò)氧化氫分解；空氣中的氧氣溶解在水中；加入氯化鈉后溶液中的溶解氧的量沒(méi)有明顯增加；在碳酸鈉溶液中，能與水作用產(chǎn)生OH-加快過(guò)氧化氫分解；溶液pH在10.43時(shí)過(guò)氧化氫分解速率相對(duì)較快（合理即可）；能；2H2O2 2H2O+O2↑；方便運(yùn)輸和攜帶（合理即可）
C
O
2
-
3
F
e
C
l
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/5/20 8:0:9組卷：24引用：2難度：0.5
相似題
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1．碳酸氫鈉是一種應(yīng)用廣泛的鹽，化學(xué)小組對(duì)其進(jìn)行了探究。
（1）NaHCO3可稱(chēng)為鈉鹽或碳酸氫鹽，它是由Na+和（填離子符號(hào)）構(gòu)成，醫(yī)療上能用于治療胃酸（含有鹽酸）過(guò)多癥，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
【提出問(wèn)題】實(shí)驗(yàn)室中如何制取少量NaHCO3？
【查閱資料】
材料一：侯氏制堿的原理：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。△
材料二：研究發(fā)現(xiàn)，NaHCO3溶于水時(shí)吸收熱量，Na2CO3溶于水時(shí)放出熱量。
【實(shí)驗(yàn)制備】根據(jù)侯氏制堿原理設(shè)計(jì)如圖1所示裝置制取NaHCO3。
反應(yīng)結(jié)束后，將試管中的混合物過(guò)濾洗滌，低溫烘干得白色固體。
（2）燒杯中冰水的作用是。
（3）能進(jìn)一步確認(rèn)該白色固體是NaHCO3的實(shí)驗(yàn)方案是（須用到的儀器和藥品：試管、溫度計(jì)、水）。
（4）如圖2中碳酸氫鈉的溶解度在60℃后無(wú)數(shù)據(jù)的原因可能是。
【性質(zhì)探究】
常溫下，取一定量的NaHCO3溶液于燒杯中，插入pH傳感器，向燒杯中持續(xù)滴加CaCl2溶液，有白色沉淀生成，當(dāng)溶液的pH變?yōu)?.68時(shí)開(kāi)始有無(wú)色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過(guò)程中溶液的pH隨時(shí)間變化如圖3所示。
【查閱資料】
材料三NaHCO3溶于水后，少量的能同時(shí)發(fā)生如下變化：HCO-3
變化①：+H2O→H2CO3+OH-；HCO-3
變化②：→HCO-3+H+。CO2-3
材料四：溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對(duì)大小有關(guān)。常溫下，當(dāng)單位體積溶液中OH-的數(shù)目大于H+的數(shù)目時(shí)溶液的pH＞7，反之pH＜7；單位體積溶液中所含的H+數(shù)目越大，溶液的pH越小。
【交流反思】
（5）NaHCO3溶液顯（填“酸”“堿”或“中”）性，結(jié)合材料三、四從微觀角度說(shuō)明原因：。
（6）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（填字母）。
a.pH＜6.68時(shí)生成的無(wú)色氣體為CO2
b.從0～30s,單位體積溶液中H+數(shù)目不斷增大
c.不能用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液發(fā)布：2024/12/25 15:30:1組卷：549引用：4難度：0.5 -
2．關(guān)于鹽的性質(zhì)研究是一項(xiàng)重要的課題，某興趣小組以“探究碳酸氫鈉的性質(zhì)”為主題開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。
【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)碳酸氫鈉
（1）下列關(guān)于碳酸氫鈉的說(shuō)法正確的是。
A.碳酸氫鈉是由Na+和構(gòu)成HCO-3
B.碳酸氫鈉俗稱(chēng)純堿
C.碳酸氫鈉醫(yī)療上能用于治療胃酸過(guò)多癥
D.碳酸氫鈉難溶于水
【任務(wù)二】探究碳酸氫鈉的性質(zhì)
（2）探究碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng)：興趣小組取適量碳酸氫鈉粉末于甲試管中，加入稀鹽酸，如圖1所示，觀察到甲試管中有氣泡產(chǎn)生，乙中，說(shuō)明碳酸氫鈉能與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2，寫(xiě)出試管甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式。
（3）探究碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性：用酒精燈充分加熱玻璃管，如圖2所示。
資料：無(wú)水硫酸銅呈白色，遇水后呈藍(lán)色
①發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，紫色石蕊溶液變紅，說(shuō)明碳酸氫鈉受熱易分解，且有和二氧化碳生成。
②實(shí)驗(yàn)后興趣小組同學(xué)猜想玻璃管A處固體產(chǎn)物僅是Na2CO3而不含有NaOH，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明（寫(xiě)出具體步驟和現(xiàn)象）：。
（4）常溫下，興趣小組同學(xué)取一定量的NaHCO3溶液于燒杯中，插入pH傳感器，向燒杯中持續(xù)滴加CaCl2溶液，有白色沉淀生成，當(dāng)溶液的pH變?yōu)?.68時(shí)開(kāi)始有無(wú)色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過(guò)程中溶液的pH隨時(shí)間變化如圖3所示。
【查閱資料】
材料一：NaHCO3溶于水后，少量的能同時(shí)發(fā)生如下變化：HCO-3
變化①：+H2O→H2CO3+OH-HCO-3
變化②：→HCO-3+H+CO2-3
材料二：溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對(duì)大小有關(guān)。常溫下，當(dāng)單位體積溶液中OH-的數(shù)目大于H+的數(shù)目時(shí)溶液的pH＞7，反之pH＜7；單位體積溶液中所含的H+數(shù)目越大，溶液的pH越小。
①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知NaHCO3溶液顯堿性，結(jié)合材料一、二從微觀角度說(shuō)明原因：。
②根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，可知從0～30s,單位體積溶液中H+數(shù)目不斷（填“增大”或“減小”）。發(fā)布：2024/12/25 17:0:2組卷：88引用：2難度：0.4 -
3．圖是一瓶濃硫酸標(biāo)簽上的部分內(nèi)容，某探究小組的同學(xué)對(duì)這瓶硫酸進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)你參與．
[查閱資料]濃硫酸有強(qiáng)腐蝕性，溶于水會(huì)放熱；硫酸鋇不溶于水也不溶于酸．
[探究一]濃硫酸稀釋時(shí)會(huì)放熱．
（1）稀釋濃硫酸時(shí)，所需儀器主要有，應(yīng)如何稀釋濃硫酸？．測(cè)量稀釋前后溶液的溫度，有明顯升高的現(xiàn)象．結(jié)論：濃硫酸溶于水放熱．
[探究二]稀硫酸與氫氧化鈉溶液能發(fā)生反應(yīng)．圖10
（2）稀硫酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 先用pH試紙測(cè)定稀硫酸的pH，再逐滴加入氫氧化鈉溶液并不斷振蕩，同時(shí)測(cè)混合液的pH pH逐漸變大，
最后pH≥7稀硫酸與氫氧化鈉
溶液能發(fā)生反應(yīng)．
（3）實(shí)驗(yàn)中僅從溶液pH變大，而不強(qiáng)調(diào)pH≥7，不能得出稀硫酸與氫氧化鈉溶液一定發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論，理由是．
[探究三]由于該試劑瓶瓶口密封簽已破損，同學(xué)們懷疑該濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與標(biāo)簽不相符．
[提出問(wèn)題]該濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是否發(fā)生變化？
[實(shí)驗(yàn)探究]（4）取該濃硫酸和足量BaCl2溶液反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥沉淀．實(shí)驗(yàn)中如何確定硫酸已完全反應(yīng)．
（5）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)中必須要測(cè)知的數(shù)據(jù)是．
[探究結(jié)論]（6）由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出的硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與標(biāo)簽不符．該硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)98%（填“大于”或“小于”）．發(fā)布：2025/1/6 8:0:1組卷：38引用：1難度：0.5