過氧化鈉性質實驗的再開發

肖　劍

2008年江蘇高考化學科考試說明中對中學生化學科學素養和能力的要求，明確提出要學會實驗探究，能設計解決簡單化學問題的探究方案，能運用觀察、實驗、閱讀資料等多種手段收集證據，能運用比較、分類、歸納、概括等方法形成探究結論.下面用有關過氧化鈉性質化學實驗（人教版新課標高中化學必修）的教學案例來說明如何培養學生設計化學問題探究方案、形成探究結論以及應用探究結論解決化學問題的能力.

【案例1】 SO₂和CO₂都是弱酸的酸酐，化學性質有很多相似之處，CO₂與Na₂O₂的反應生成O₂.甲同學認為SO₂與Na₂O₂的反應也與CO₂相似，即：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂.但乙同學認為SO₂有還原性，Na₂O₂有強氧化性，應該發生SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄的反應.請你幫助設計并完成實驗，驗證上述觀點的正誤.

解析：用下圖所示裝置設計實驗.兩實驗的區別在于是否有氧氣生成，因此可用檢驗有無氧氣的方法來判斷發生什么反應.實驗開始后，在D處用一根帶火星的木條檢驗，若復燃則證明有氧氣生成，即發生反應2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂；通SO₂一段時間后，取反應后的固體少許溶于蒸餾水，加BaCl₂溶液和過量稀HCl，若有沉淀生成，證明上述反應也有Na₂SO₄生成，即SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄也發生.

結論：SO₂與Na₂O₂接觸，上述兩反應都有發生.

點評：檢驗是否有O₂生成時不能用NaOH溶液除去未反應的SO₂，因為從溶液中帶出的水蒸氣能使帶火星的小木條熄滅，不能準確判斷.檢驗Na₂SO₄生成時，不能用Ba(NO₃)₂和稀HNO₃，否則NO^-₃在酸性條件下將SO^2-₃氧化生成SO^2-₄，無法確定實驗原理.本題注重考查學生設計問題、思考問題時思維的嚴密性.不但充分開發了化學實驗功能，而且培養了學生的各種能力及良好的思想品質和科學態度.

考試說明中還明確要求學生能對探究方案、探究結論等進行分析和評價，能準確地表述探究結果，并應用探究結果解決相關問題.下面案例說明培養學生科學素養和能力的重要.

【案例2】 某化學課外活動小組為探究“干燥的二氧化碳不能與過氧化鈉反應”以及“二氧化碳在有水存在時才能與過氧化鈉反應”的問題，設計了如下研究方案：

(1)如上圖裝置，在干燥的試管Ⅲ中裝入Na₂O₂后，在通入CO₂之前，應事先關閉活塞K₁和K₂，目的是___________________________.

(2)試管I內的試劑X應該是 時，打開活塞K₁和K₂，通入CO₂一段時間后，將帶火星的木條插入試管Ⅱ的液面上，可觀察到帶火星的木條不能復燃，且Ⅲ內淡黃色粉末沒有發生變化，則所得的結論是_______________.

(3)若試管I內試劑為CO₂飽和水溶液時，其他操作同(2)，通過____________的現象以證明Na₂O₂與潮濕的CO₂能反應且放出O₂.

(4)根據以上的實驗結論，寫出(3)中反應的化學方程式：_____________.