Question

某校化學興趣小組在了解農業生產中的化學時，了解到養魚的農民有時會向魚塘中撒一種微黃色的固體，魚塘中頓時產生大量氣泡，經咨詢得知，這種固體的主要成分是過氧化鈣
（CaO₂）．回校后該小組進行了下列探究活動．
（1）微黃色固體撒入水中產生何種氣體．小組同學用如右圖所示裝置進行實驗，打開分液漏斗的活塞，逐滴加入水，觀察到試管內有氣泡產生，用帶火星的木條靠導管P管口，木條復燃，說明生成的氣體是______，由此可知，養魚的農民向魚塘中撒過氧化鈣的目的是______．
（2）根據質量守恒定律，小組中甲同學認為過氧化鈣與水反應還應產生某種含鈣元素的化合物，他開始認為是氧化鈣，但后來又否定了自己的想法，而重新假設生成的含鈣化合物為氫氧化鈣．他否定原假設的理由是______．
請設計一個方案來驗證甲同學的假設，填入下表空格中：

實驗步驟	可能出現的實驗現象	結論
______	______	CaO2和H2O反應有Ca（OH）2生成
	無明顯現象	CaO2和H2O反應無Ca（OH）2生成

（3）該化學興趣小組通過（1）、（2）實驗證實了CaO₂與水反應的兩種產物，請寫出過氧化鈣與水反應的化學方程式______．已知鈣元素在化合物中無可變化合價，則過氧化鈣中氧元素的化合價為______．
（4）甲同學在利用（1）中裝置做實驗時，發現燒杯a中有氣泡產生，由此可得的結論是______．

Answer 1

解：（1）因氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，則可知生成的氣體是氧氣，因此養魚的農民有時向魚塘中撒過氧化鈣是為了得到較多的氧氣來供魚類呼吸，故答案為：氧氣；給魚供氧；
（2）因氧化鈣能與水發生化學反應，則在水中不會生成氧化鈣，則可能生成氫氧化鈣，又氫氧化鈣溶液能與二氧化碳反應生成碳酸鈣而使溶液變渾濁，或利用氫氧化鈣溶液使酚酞變紅來說明氫氧化鈣的生成，故答案為：在水中因氧化鈣會與水化合生成Ca（OH）₂；

實驗步驟	可能觀察到的現象	結論
取反應后溶液通入二氧化碳（或滴入酚酞試液）	產生白色渾濁（或變紅）

（3）因過氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣和水，則反應方程式為2CaO₂+2H₂O=2Ca（OH）₂+O₂↑，在過氧化鈣中鈣元素的化合價為+2價，則由化合物中正負化合價的代數和為0，可設O元素的化合價為x，則（+2）+x×2=0，解得x=-1，即在過氧化鈣中O元素的化合價為-1價，故答案為：2CaO₂+2H₂O=2Ca（OH）₂+O₂↑；-1；
（4）因由燒杯a中有氣泡產生，則可知裝置（1）中的空氣受熱膨脹導致的，所以可判斷反應放熱，故答案為：CaO₂與水的反應為放熱反應．
分析：（1）根據物質的性質及帶火星的木條靠導管P管口，木條復燃來判斷生成的氣體，根據魚的生存需要氧氣來分析相魚塘中加入過氧化鈣的目的；
（2）根據氧化鈣的性質來分析過氧化鈣與水反應的產物，并利用氫氧化鈣的性質來說明氫氧化鈣的生成；
（3）根據反應物和生成物來書寫化學反應方程式，利用鈣元素在化合物中無可變化合價來計算過氧化鈣中氧元素的化合價；
（4）因（1）中裝置內有空氣，利用燒杯a中有氣泡產生來說明反應是否放熱．
點評：本題借助生活中的化學知識來探究物質的性質，學生應注意利用所學物質的性質來分析過氧化鈣與水反應的產物，另外本題在考查學生對基礎知識的掌握的同時注重了化學與生活的聯系．