Question

16．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）的純度，設(shè)計了如下圖所示的實驗．圖中Q為一具有良好彈性的氣球（氣球不參與反應(yīng)，也不會被腐蝕），稱取一定量的樣品放入其中，按圖安裝的實驗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，這兩種氣體的分子式為O₂、CO₂，寫出反應(yīng)的離子方程式：2Na₂O₂+4H⁺=4Na⁺+2H₂O+O₂↑、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑
（2）導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下．
（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，這時可觀察到的現(xiàn)象是氣球Q慢慢縮小，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）實驗結(jié)束時量筒I中有xmL水，量筒II中收集到y(tǒng)mL氣體（體積均折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況），則過氧化鈉的純度是$\frac{78y}{53x+25y}$×100%．

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慢慢縮小；
（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)方程式計算出碳酸鈉、過氧化鈉的質(zhì)量并過氧化鈉的純度．

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、CO₂；2Na₂O₂+4H⁺=4Na⁺+2H₂O+O₂↑、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）為使分液漏斗內(nèi)液體順利流下，應(yīng)是分液漏斗內(nèi)外壓強相等，所以導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下，
故答案為：平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下；
（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，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  $\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$  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   $\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$ mol，
     2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；     Na₂CO₃ +H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
$\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$×2                $\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$    $\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$              $\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$      
  則過氧化鈉的質(zhì)量為：$\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$×2×78，碳酸鈉的質(zhì)量為：$\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$×106，
所以過氧化鈉的純度：$\frac{m（過氧化鈉）}{m（過氧化鈉）+m（碳酸鈉）}$×100%=$\frac{78y}{53x+25y}$×100%，
故答案為：$\frac{78y}{53x+25y}$×100%．

點評 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)方程式計算即可解答，對學(xué)生的分析問題的能力及運算能力有較高的要求．