Question

某校研究性學習小組的同學進行了以下化學實驗：將金屬鈣置于空氣中燃燒，然后向所得固體產物中加入一定量蒸餾水，此過程中反應放出大量的熱，并且放出有臭味的氣體。
（1）甲同學提出：運用類比學習的思想，Ca與Mg是同一主族元素，化學性質具有一定的相似性。
請寫出Ca在空氣中燃燒發生反應的化學方程式：                                  。
（2）乙同學提出：Ca的性質比Na活潑，在空氣中燃燒還應有CaO₂生成，請寫出燃燒后固體產物與水反應放出氣體的化學方程式：                                       。
丙同學提出用實驗的方法探究放出臭味氣體的成份：
【查閱資料】1：CaO₂遇水反應生成H₂O₂，H₂O₂可能會分解產生一定量的O₃
2：碘量法是最常用的臭氧測定方法：其原理為強氧化劑臭氧（O₃）與碘化鉀（KI）水溶液反應生成游離碘（I₂）。臭氧還原為氧氣。反應式為：O₃+2KI+H₂O＝O₂+I₂+2KOH 【提出假設】假設1：該臭味氣體只有NH₃；
假設2：該臭味氣體只有            ；
假設3：該臭味氣體含有            。
【設計方案進行實驗探究】
（3）基于假設l，該小同學組設計如下實驗方案，并進行實驗。請在答題卡上按下表格式完成相關的實驗操作步驟、預期現象及結論（儀器自選）。
【限選實驗試劑】：紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、pH試紙、淀粉一KI溶液、蒸餾水。設計實驗方案證明你的假設，并按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現象和結論。

實驗操作	預期現象和結論
取少量反應后固體于試管中，                                                                                                                               。

 

Answer 1

（1）Ca+O₂＝CaO₂（1分）3Ca+N₂＝Ca₃ N₂（1分）2Ca+CO₂＝2CaO+C （1分）；
（2）2CaO₂+2H₂O＝2Ca(OH)₂ +O₂↑（2分）Ca₃N₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2NH₃↑（2分）；
（3）假設2：該臭味氣體只有O ₃（1分）；
假設3：該臭味氣體含有O ₃和NH₃（1分）；

實    驗    操    作	預 期 現 象 與 結 論
取少量反應后固體于試管中，向試管中加入少量水，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口； 另取少量反應后固體于試管中，向試管中加入少量水，將產生氣體通入淀粉—KI溶液中； （2分）	若紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉—KI溶液不變色 則假設1成立； 若 紅色石蕊試紙不顯藍色，且淀粉—KI溶液變藍色， 則假設2成立； 若紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉—KI溶液變藍色，則假設3成立；（3分）

 

試題分析：（1）Mg在空氣中燃燒，可與O₂、N₂、CO₂反應，所以Ca也能與O₂、N₂、CO₂反應，進而寫出化學方程式。
（2）CaO₂類比Na₂O₂，寫出CaO₂與H₂O的化學方程式：2CaO₂+2H₂O＝2Ca(OH)₂ +O₂↑；Ca₃N₂與H₂O發生水解反應，生成Ca(OH)₂與NH₃：Ca₃N₂+6H₂O＝3Ca(OH)₂+2NH₃↑。
（3）根據題目所給信息：CaO₂遇水反應生成H₂O₂，H₂O₂可能會分解產生一定量的O₃，可推出假設2為：該臭味氣體只有O ₃，假設3為：該臭味氣體含有O ₃和NH₃；根據NH₃溶于水顯堿性，可用濕潤的紅色濕潤試紙檢驗是否含NH₃，利用O₃具有強氧化性，可用淀粉-KI溶液檢驗是否含O₃。