Question

2．現(xiàn)有一定量含有Na₂O雜質(zhì)的Na₂O₂試樣，用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定Na₂O₂試樣的純度．（可供選用的試劑只有CaCO₃固體、3mol•L^-1鹽酸、3mol•L^-1硫酸和蒸餾水）
回答下列問題：

（1）裝置A中液體試劑選用6mol/L鹽酸，理由是A的目的是制取CO₂，硫酸與CaCO₃固體反應(yīng)生成CaSO₄微溶于水，會(huì)覆蓋在CaCO₃固體表面，使反應(yīng)不能持續(xù)．
（2）裝置B的作用是除去氣體中的HCl，裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑．
（3）裝置E中堿石灰的作用是吸收裝置D中反應(yīng)剩余的CO₂、防止水蒸氣進(jìn)入D中．
（4）裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、Na₂O+CO₂=Na₂CO₃．
（5）讀取G中液體體積時(shí)，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，讀數(shù)時(shí)視線要與凹液面最低點(diǎn)相平，還需注意待氣體溫度恢復(fù)到常溫和上下移動(dòng)量筒，使量筒中液面和廣口瓶中液面相平．
（6）若開始時(shí)測(cè)得樣品的質(zhì)量為4.0g，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得氣體體積為448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則Na₂O₂試樣的純度為78%．

Answer 1

分析 先在裝置F中進(jìn)入適量水，關(guān)閉A中分液漏斗的閥門，對(duì)裝置A中的試管加熱，根據(jù)F中長(zhǎng)導(dǎo)管液面變化判斷裝置的氣密性，裝置A是碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中的氯化氫氣體，通過(guò)C中濃硫酸吸收水蒸氣干燥氣體，通過(guò)裝置D，二氧化碳和過(guò)氧化鈉、氧化鈉反應(yīng)，生成的氣體氧氣通過(guò)E干燥后用FG排液量氣測(cè)定氣體氧氣的體積，來(lái)計(jì)算樣品中過(guò)氧化鈉的純度，
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理裝置A采用的是碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，根據(jù)碳酸鈣和硫酸反應(yīng)的情況來(lái)回答；
（2）B中飽和的碳酸氫鈉溶液可以吸收HCl，但是不吸收二氧化碳；
（3）E中堿石灰可以吸收二氧化碳；
（4）根據(jù)氧化鈉和過(guò)氧化鈉的性質(zhì)來(lái)回答，過(guò)氧化鈉和氧化鈉都和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)；
（5）應(yīng)在常溫下讀數(shù)，且保持液面水平相切；
（6）根據(jù)氧氣的量和過(guò)氧化鈉量的關(guān)系來(lái)獲得過(guò)氧化鈉質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算過(guò)氧化鈉的純度．

解答 解：（1）裝置A是碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，碳酸鈣和硫酸反應(yīng)時(shí)，生成的硫酸鈣是微溶于水的，會(huì)覆蓋在碳酸鈣的表面，使反應(yīng)不能持續(xù)，所以用鹽酸而不用硫酸來(lái)反應(yīng)，
故答案為：6mol/L鹽酸；A的目的是制取CO₂，硫酸與CaCO₃固體反應(yīng)生成CaSO₄微溶于水，會(huì)覆蓋在CaCO₃固體表面，使反應(yīng)不能持續(xù)；
（2）B中飽和的碳酸氫鈉溶液可以吸收HCl，但是不吸收二氧化碳，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，可以用飽和碳酸氫鈉來(lái)除去；濃硫酸具有吸水性，可以將二氧化碳干燥，B中反應(yīng)的離子方程式為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案為：除去氣體中的HCl；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（3）裝置E中堿石灰的作用是吸收二氧化碳，防止水蒸氣進(jìn)入D中，防止對(duì)氧氣的體積測(cè)量造成干擾；
故答案為：吸收裝置D中反應(yīng)剩余的CO₂、防止水蒸氣進(jìn)入D中；
（4）裝置D中氧化鈉和過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)的原理方程式分別為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，Na₂O+CO₂=Na₂CO₃，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、Na₂O+CO₂=Na₂CO₃；
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為保證結(jié)果的可靠性，在測(cè)量筒中水的體積時(shí)，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，可待氣體溫度恢復(fù)到常溫，上下移動(dòng)量筒，使量筒中液面和廣口瓶中液面相平，讀數(shù)時(shí)平時(shí)量筒，使視線與量筒中液面凹液面最低處保持水平，
故答案為：待氣體溫度恢復(fù)到常溫；上下移動(dòng)量筒，使量筒中液面和廣口瓶中液面相平或讀數(shù)時(shí)平時(shí)量筒；
（6）根據(jù)反應(yīng)2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得氣體體積為224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），即生成的氧氣的量為$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，過(guò)氧化鈉的物質(zhì)的量為0.02mol，過(guò)氧化鈉的純度=$\frac{0.02mol×78g/mol}{2.0g}$×100%=78%，
故答案為：78%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生過(guò)氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式考查增加了難度，綜合性較強(qiáng)．注意硫酸鈣的微溶性，主要從反應(yīng)原理和裝置特點(diǎn)分析，題目難度中等．