Question

14．四硫化鈉（Na₂S₄）固體可替代紅磷測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，反應(yīng)原理為：
2Na₂S₄+O₂+2H₂O═8S↓+4NaOH．
【實(shí)驗(yàn)資料】
①Na₂S₄受熱時(shí)，會(huì)與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫H₂S（水溶液呈酸性）．
②硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可溶于水，常溫下與溶液不反應(yīng)．
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】①取碳酸鈉、硫粉混合后置于試管中，加熱（如圖1所示，夾持裝置已略去），
制得 Na₂S₄，反應(yīng)為4Na₂CO₃+12S+X═2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，X 的化學(xué)式為O₂，蘸有濃NaOH 溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體．
②冷卻后，取下棉花，放置一段時(shí)間，再向該試管中加入10ml水，迅速塞緊橡膠塞，充分振蕩，測(cè)量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₁（如圖2所示）
③將該試管插入水中（如圖3所求），按下橡膠塞，觀察到現(xiàn)象為水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，再塞緊橡膠塞．將試管取出，倒過(guò)來(lái)，測(cè)量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂，理論上，h₁：h₂=4：5．
④若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中②中，取下棉花后，未放置一段時(shí)間即進(jìn)行后續(xù)操作，會(huì)影響測(cè)定結(jié)果．請(qǐng)說(shuō)明有何影響，并闡述理由試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和數(shù)目不變、二氧化碳和NaOH溶液反應(yīng)以及Na₂S₄受熱時(shí)，會(huì)與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性）進(jìn)行解答；
③根據(jù)四硫化鈉和氧氣、水反應(yīng)生成硫和氫氧化鈉，會(huì)使得試管內(nèi)壓強(qiáng)變小以及空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一進(jìn)行解答；
④根據(jù)未放置一段時(shí)間會(huì)導(dǎo)致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異進(jìn)行解答．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和數(shù)目不變和4Na₂CO₃+12S+X═2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，可知X的化學(xué)式為O₂；二氧化碳和NaOH溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，Na₂S₄受熱時(shí)，會(huì)與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性），所以蘸有濃NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；故填：O₂；吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；
③四硫化鈉和氧氣、水反應(yīng)生成硫和氫氧化鈉，會(huì)使得試管內(nèi)壓強(qiáng)變小，將該試管插入水中（如圖3所示），拔下橡膠塞，觀察到水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，有黃色固體生成；空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，將試管取出，倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，測(cè)量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂．理論上h₂：h₁=4：5；故填：水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一；4：5；
④未放置一段時(shí)間會(huì)導(dǎo)致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異，偏小，因?yàn)樵冢?）中的反應(yīng)后試管中的氧氣基本耗盡，二氧化碳雖然被吸收，但是取下棉花后試管中二氧化碳的量沒(méi)有多少改變（原本沒(méi)有，后來(lái)只有0.04%），可以不考慮，比起氧氣直接可以忽略（氧氣原本沒(méi)有，后來(lái)20%），若不放置一段時(shí)間則試管中氧氣含量比空氣中偏少，導(dǎo)致h2偏大，所以最終結(jié)果應(yīng)是偏小的．
答案：
①O₂；吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；
③水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一；4：5；
④試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二氧化碳、碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)及有關(guān)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)及注重考查學(xué)生的分析能力和基本計(jì)算能力．