Question

12．為測定已部分變質(zhì)的過氧化鈉（假定雜質(zhì)全部為碳酸鈉）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．圖中Q為一具有良好彈性的氣球（氣球不參與反應(yīng)，也不會(huì)被腐蝕），稱取一定量的樣品放入其中，按圖安裝的實(shí)驗(yàn)裝置打開分液漏斗的活塞，將稀硫酸滴入氣球中．請?zhí)羁眨?br />
（1）Q內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成了兩種氣體，這兩種氣體為CO₂和O₂．
（2）導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)，使稀H₂SO₄順利滴下．
（3）為測定反應(yīng)生成氣體的總體積，滴稀硫酸前必須關(guān)閉（填K₁、K₂、K₃，下同）K₁、K₂，打開K₃．
（4）當(dāng)上述反應(yīng)停止后將K₁、K₂、K₃處于關(guān)閉狀態(tài)，然后先打開K₂，再緩緩打開K₁，這時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是氣球Q慢慢縮小，左側(cè)導(dǎo)管有氣泡生成，量筒Ⅱ內(nèi)液面下降．
（5）b中裝的固體試劑是堿石灰（或生石灰，或氫氧化鈉）．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)量筒I中x mL水，量筒II中收集y mL氣體（體積均已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況），則過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（用最簡式表示）$\frac{78y}{53x+25y}$×100%．
（7）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)測得的過氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果偏小，你認(rèn)為可能的原因是A
A．氣體滯留在Q和導(dǎo)氣管中，未全部進(jìn)入量筒Ⅱ
B．量筒Ⅱ讀數(shù)時(shí)，量筒液面高于水槽液面
C．右側(cè)量筒Ⅰ和儲(chǔ)液集氣瓶連接導(dǎo)管內(nèi)的液體沒有計(jì)入讀數(shù)x
D．氣體體積數(shù)值x、y沒有扣除滴加的硫酸的體積．

Answer 1

分析 （1）變質(zhì)的過氧化鈉中含有碳酸鈉，加入酸后Q內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑、Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，據(jù)此判斷氣體的組成及離子方程式；
（2）為使分液漏斗內(nèi)液體順利流下，應(yīng)是分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)相等；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進(jìn)入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產(chǎn)生的CO₂、O₂的體積；
（4）反應(yīng)停止，打開K₂，再緩緩打開K₁，廣口瓶內(nèi)外相通，氣球Q慢慢縮��；
（5）混合氣體通過堿石灰（或生石灰，或氫氧化鈉）吸收CO₂；
（6）根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出碳酸鈉、過氧化鈉的質(zhì)量并過氧化鈉的純度；
（7）A．氣體滯留在Q和導(dǎo)氣管中，未全部進(jìn)入量筒Ⅱ，導(dǎo)致氧氣體積減��；
B．量筒Ⅱ讀數(shù)時(shí)，量筒液面高于水槽液面，反應(yīng)后測定氧氣體積增大；
C．右側(cè)量筒Ⅰ和儲(chǔ)液集氣瓶連接導(dǎo)管內(nèi)的液體沒有計(jì)入讀數(shù)x，總的氣體體積減小，則樣品的總質(zhì)量相當(dāng)于減��；
D、氣體體積數(shù)值x、y沒有扣除滴加的硫酸的體積對測定結(jié)果不影響．

解答 解：（1）變質(zhì)的過氧化鈉中含有碳酸鈉，加入酸后Q內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑、Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，所以Q內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成的兩種氣體的分子式為 O₂、CO₂，這兩個(gè)反應(yīng)的離子方程式為2Na₂O₂+4H⁺=4Na⁺+2H₂O+O₂↑、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案為：O₂；
（2）為使分液漏斗內(nèi)液體順利流下，應(yīng)是分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)相等，所以導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)使順利流下，
故答案為：平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)，使稀H₂SO₄順利滴下；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進(jìn)入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產(chǎn)生的CO₂、O₂的體積，所以滴稀H₂SO₄前必須關(guān)閉K₁、K₂打開K₃，
故答案為：K₁、K₂；K₃；
（4）反應(yīng)停止，打開K₂，再緩緩打開K₁，廣口瓶內(nèi)外相通，氣球Q慢慢縮小，量筒Ⅱ內(nèi)液面下降，
故答案為：氣球Q慢慢縮小，左側(cè)導(dǎo)管有氣泡生成，量筒Ⅱ內(nèi)液面下降；
（5）混合氣體通過堿石灰（或生石灰，或氫氧化鈉）吸收CO₂，故答案為：堿石灰（或生石灰，或氫氧化鈉）；
（6）量筒I中有xmL水，則收集到的氧氣的物質(zhì)的量為 $\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，量筒II中收集到y(tǒng)mL氣體，則收集到的二氧化碳的物質(zhì)的量為$\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，
     2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑    
     2                         1
  $\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$×2                $\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$
Na₂CO₃ +H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，

$\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$           $\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$  
 則過氧化鈉的質(zhì)量為$\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$×2×78，碳酸鈉的質(zhì)量為$\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$×106，
所以過氧化鈉的純度為$\frac{m（N{a}_{2}{O}_{2}）}{m（N{a}_{2}{O}_{2}）+m（N{a}_{2}C{O}_{3}）}$×100%=$\frac{78y}{53x+25y}$×100%，
故答案為：$\frac{78y}{53x+25y}$×100%；
（7）A．氣體滯留在Q和導(dǎo)氣管中，未全部進(jìn)入量筒Ⅱ，導(dǎo)致氧氣體積減小，計(jì)算得到過氧化鈉質(zhì)量減小，純度減小，故A正確；
B．量筒Ⅱ讀數(shù)時(shí)，量筒液面高于水槽液面，反應(yīng)后測定生成氧氣氣體體積增大，過氧化鈉的質(zhì)量增大，測定結(jié)果偏高，故B錯(cuò)誤；
C．右側(cè)量筒Ⅰ和儲(chǔ)液集氣瓶連接導(dǎo)管內(nèi)的液體沒有計(jì)入讀數(shù)x，總的氣體體積減小，則樣品的總質(zhì)量相當(dāng)于減小，因此算得過氧化鈉的純度偏高，故C錯(cuò)誤；
D、氣體體積數(shù)值x、y沒有扣除滴加的硫酸的體積對測定結(jié)果不影響，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A．

點(diǎn)評 本題考查混合物含量的測定，題目難度中等，本題要搞清量筒Ⅰ、Ⅱ的作用，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算即可解答，對學(xué)生的分析問題的能力及運(yùn)算能力有較高的要求．