Question

6．某含有Na₂O雜質(zhì)的Na₂O₂試樣，請設計實驗測定該樣品的純度．
可供選擇的裝置：

可供選擇的藥品：CaCO₃固體，6mol/L鹽酸，蒸餾水
請回答下列問題：
（1）用上述裝置可以組裝一套最簡單的測定過氧化鈉樣品純度的實驗裝置，設計選擇的儀器組合是A（填字母）．
A．①④⑤B．①②④⑤C．⑤⑥⑦D．①③⑤⑦
（2）實驗選擇的藥品是蒸餾水，所選用裝置的連接順序應是（填各接口的字母，連接膠管省略）（G）接（A）（B）接（F）（填字母）
（3）寫出實驗中Na₂O₂和Na₂O分別發(fā)生反應的離子方程式：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；2Na₂O+2H₂O═4Na⁺+4OH^-
（4）用上述實驗后所得溶液配制成濃度為1.0mol/L的溶液．
①向400ml該溶液中通入0.3molCO₂，則所得溶液中HCO₃^-和CO₃^2-的物質(zhì)的量濃度之比約為
A.1：3B.1：2　　　　　　　C.2：1　　　　　　　D.3：1
②將上述溶液蒸發(fā)結晶得到Na₂CO₃和NaHCO₃固體混合物，能測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)的是ABD．
A．取a克混合物充分加熱，在干燥器中冷卻至室溫，減重b克
B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體
C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物與足量Ba（OH）₂溶液充分反應，過濾、洗滌、烘干，得b克固體．
（5）井下采煤個人用的自救器（類似呼吸面具）中盛放的也是過氧化鈉，寫出體現(xiàn)自救器自救功能的化學反應方程式：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．

Answer 1

分析 （1）利用過氧化鈉與水反應生成氧氣，然后排水量氣法測定氧氣的體積，進而計算Na₂O₂試樣的純度；
（2）由（1）分析可知，需要的藥品為蒸餾水；
裝置的組裝順序：固體混合物與水反應，用排水量氣法測定氧氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，大氣壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氧氣的體積；
（3）過氧化鈉與是反應生成氫氧化鈉與氧氣，氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉；
（4）①令碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)鈉離子守恒、碳元素守恒解方程計算x、y的值；
②A．由于碳酸氫鈉分解導致固體質(zhì)量減輕，根據(jù)差量法可以計算碳酸氫鈉的質(zhì)量，測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)；
B．最終固體為NaCl，令混合物碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和及鈉離子守恒列方程可以計算x、y的值；
C．固體增重為生成的二氧化碳及硫酸溶液中帶出的水蒸氣，不能確定二氧化碳的質(zhì)量；
D．最終固體為碳酸鋇，令混合物碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和及碳酸鋇的質(zhì)量列方程可以計算x、y的值；
（5）過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉與氧氣．

解答 解：（1）①利用過氧化鈉與水反應生成氧氣，然后排水量氣法測定氧氣的體積，進而計算Na₂O₂試樣的純度，故選擇⑤①④，
故答案為：A；
（2）由（1）分析可知，需要的藥品為蒸餾水；
裝置的組裝順序：固體混合物與水反應，吸收生成的氧氣中的水蒸氣，用排水量氣法測定氧氣的體積，其中盛水的試劑瓶導管一定要短進長出，大氣壓強原理將水排出，量筒中水的體積就是生成氧氣的體積，故連接順序為：（G）接（A）（B）接（F），
故答案為：蒸餾水；（G）接（A）（B）接（F）；
（3）Na₂O₂與是反應的離子方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑，Na₂O與水反應的離子方程式為2Na₂O+2H₂O═4Na⁺+4OH^-，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；2Na₂O+2H₂O═4Na⁺+4OH^-；
（4）①令碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)鈉離子守恒、碳元素守恒，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=0.4×1}\\{x+y=0.3}\end{array}\right.$
解得x=0.2，y=0.1，
故所得溶液中HCO₃^-和CO₃^2-的物質(zhì)的量濃度之比約0.2mol：0.1mol=2：1，
故答案為：C；
②A．取a克混合物充分加熱，在干燥器中冷卻至室溫，減重b克，由于碳酸氫鈉分解導致固體質(zhì)量減輕，根據(jù)差量法可以計算碳酸氫鈉的質(zhì)量，可以測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)，故A正確；
B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體，最終固體為NaCl，令混合物碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和及鈉離子守恒列方程可以計算x、y的值，進而根據(jù)m=nM計算碳酸鈉的質(zhì)量，可以測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)，故B正確；
C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克．固體增重為生成的二氧化碳及硫酸溶液中帶出的水蒸氣，不能確定二氧化碳的質(zhì)量，不能測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)，故C錯誤；
D．取a克混合物與足量Ba（OH）₂溶液充分反應，過濾、洗滌、烘干，得b克固體．最終固體為碳酸鋇，令混合物碳酸氫鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和及碳酸鋇的質(zhì)量列方程可以計算x、y的值，進而根據(jù)m=nM計算碳酸鈉的質(zhì)量，可以測定混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)，故D正確；
故答案為：ABD；
（5）過氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉與氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2CO₂═2 Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂═2 Na₂CO₃+O₂．

點評 本題考查學生對實驗原理的理解、實驗方案的評價、化學計算等，綜合性較大，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．