Question

17．現(xiàn)有一定量含有Na₂O雜質(zhì)的Na₂O₂試樣．（可供選用的反應(yīng)物只有CaCO₃固體，6mol•L^-1鹽酸和蒸餾水）
（一）請從如圖中選用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)最簡單的實(shí)驗(yàn)，測定Na₂O₂試樣的純度．

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）寫出實(shí)驗(yàn)中Na₂O₂和Na₂O分別發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH．
（2）應(yīng)選用的裝置是（只要求寫出圖中裝置的標(biāo)號）⑤②①④
（3）所選用裝置的連接順序應(yīng)是（填各接口的字母；連接膠管省略）（G）接（D）（C）（B）（A）接（F）
（二）由題中所提供的藥品和裝置，還可通過另一種方法來測定試樣中過氧化鈉的純度
（1）應(yīng)選用的裝置是⑤⑧②⑥⑦，連接順序應(yīng)是：G→L→M→D→C→H→I→J．
（2）裝置⑧的作用是除去二氧化碳中混有的HCl，裝置②的作用是除去二氧化碳中混有的水蒸氣，裝置⑦中堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)，消除對實(shí)驗(yàn)測定的影響．
（3）裝置⑥中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．
（4）若開始時(shí)測得樣品的質(zhì)量為2.0g，反應(yīng)結(jié)束后測得生成氣體的體積為224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），計(jì)算出試樣中Na₂O₂的純度為：88%．

Answer 1

分析 （一）（1）Na₂O₂和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，Na₂O和水反應(yīng)生成氫氧化鈉；
（2）根據(jù)氧化鈉和過氧化鈉與水反應(yīng)的區(qū)別：過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉溶液的同時(shí)，還會生成氧氣，可以用排水量氣法測定氧氣的體積，進(jìn)而確定過氧化鈉的量及其百分含量；
（3）裝置的組裝順序：固體混合物與水反應(yīng)，用排水量氣法測定氧氣的體積；其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，大氣壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氧氣的體積；
（二）（1）CaCO₃固體和6mol•L^-1鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，含有雜質(zhì)HCl和水蒸汽，通過飽和碳酸氫鈉溶液除掉HCl，通過濃硫酸干燥得到純凈的二氧化碳，然后與過氧化鈉反應(yīng)，通過質(zhì)量的變化測定試樣中過氧化鈉的純度；
（2）CaCO₃固體和鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳中含有雜質(zhì)HCl和水蒸汽，通過飽和碳酸氫鈉溶液除掉HCl，通過濃硫酸出去水蒸氣，過氧化鈉和空氣中水、二氧化碳均能發(fā)生反應(yīng)，對實(shí)驗(yàn)測定造成影響；
（3）裝置⑥中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)；
（4）生成的氣體是氧氣，帶入n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量，根據(jù)化學(xué)方程式可知n（Na₂O₂）=2n（O₂），帶入m=nM計(jì)算過氧化鈉的質(zhì)量，最后求算純度．

解答 解：（一）（1）氧化鈉和過氧化鈉均能和水反應(yīng)，Na₂O₂和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，Na₂O和水反應(yīng)生成氫氧化鈉，化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH；
（2）實(shí)驗(yàn)的原理是：過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉溶液的同時(shí)，還會生成氧氣，但氧氣中會有水蒸氣，要用濃硫酸吸水，然后可以用排水量氣法測定氧的體積，進(jìn)而確定過氧化鈉的量及其百分含量，故可選擇的裝置為⑤①④即可，
故答案為：⑤②①④；
（3）用排水量氣法測定氧體的體積時(shí)，其中盛水的試劑瓶導(dǎo)管一定要短進(jìn)長出，大氣壓強(qiáng)原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氧氣的體積，故連接次序：（G）接（D）（C）（B）（A）接（F），
故答案為：（G）接（D）（C）（B）（A）接（F）；
（二）（1）CaCO₃固體和6mol•L^-1鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，含有雜質(zhì)HCl和水蒸汽，通過飽和碳酸氫鈉溶液除掉HCl，通過濃硫酸干燥得到純凈的二氧化碳，然后與過氧化鈉反應(yīng)，通過質(zhì)量的變化測定試樣中過氧化鈉的純度，因此選用的儀器有⑤⑧②⑥⑦，順序?yàn)镚→L→M→D→C→H→I→J，
故答案為：⑤⑧②⑥⑦；G→L→M→D→C→H→I→J；
（2）CaCO₃固體和鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳中含有雜質(zhì)HCl和水蒸汽，通過飽和碳酸氫鈉溶液除掉HCl，通過濃硫酸出去水蒸氣，過氧化鈉和空氣中水、二氧化碳均能發(fā)生反應(yīng)，對實(shí)驗(yàn)測定造成影響，堿石灰可以吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)，消除對實(shí)驗(yàn)測定的影響，
故答案為：除去二氧化碳中混有的HCl；除去二氧化碳中混有的水蒸氣；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)，消除對實(shí)驗(yàn)測定的影響；
（3）裝置⑥中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)，化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；
（4）n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂可知n（Na₂O₂）=2n（O₂）=0.02mol，則m（Na₂O₂）=0.02mol×88×g/mol=1.76g，試樣中Na₂O₂的純
度為$\frac{1.76g}{2.0g}$×100%=88%，
故答案為：88%．

點(diǎn)評 本題考查了過氧化鈉的性質(zhì)，涉及實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器選擇、實(shí)驗(yàn)方案的制定，難度中等，掌握實(shí)驗(yàn)原理是制定實(shí)驗(yàn)方案，從而選擇實(shí)驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)．