Question

2．在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑．請用如圖實驗裝置，選用適當?shù)幕瘜W試劑和實驗用品，設計并完成對過氧化鈉這一性質的探究．
（1）A是實驗室制取CO₂的裝置，其中發(fā)生反應的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；裝置B的作用是除去CO₂中混有的HCl．
（2）檢驗F中氣體成分，即能說明過氧化鈉可作潛水艇供氧劑，則實驗操作的方法及現(xiàn)象是待試管集滿氣體后，用大拇指堵住試管口從水槽中取出正立，松開拇指后，將帶火星的木條迅速放在試管口，若木條復燃，則說明過氧化鈉與二氧化碳反應產生氧氣，可作供氧劑．
（3）查閱有關資料表明：2H₂O+2Na₂O₂═4NaOH+O₂↑．某研究小組用同位素標記法對過氧化鈉進行標記（Na₂¹⁸O₂），以探究這一反應的方程式此空刪去
①甲同學從電子轉移角度得出其離子方程式為：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑．
②乙同學發(fā)現(xiàn)：向Na₂O₂與水反應后的溶液中加入MnO₂，又產生無色能使帶火星的木條復燃的氣體，從這個角度，寫出其反應歷程：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑．
（4）設計并完成過氧化鈉樣品（已知所含雜質與酸堿均不反應）的純度測定：
甲、乙兩位同學各取了ag樣品并分別配制成了100.00mL溶液進行實驗，實驗操作中甲同學是將樣品直接溶于蒸餾水中；而乙同學卻是將蒸餾水先加熱煮沸，再把蒸餾水分成兩份，一份中趁熱加入樣品溶解，待冷卻到室溫后再加人另一份水來進行配制．他們分別取出各自配制的溶液20.00mL，加入酚酞數(shù)滴后，用濃度為cmol/L的鹽酸進行滴定；重復滴定操作2次，甲同學和乙同學分別計算出了所用鹽酸的體積平均值，分別為V_AmL和V_WmL．
①在樣品的溶解與配制中，你認為乙（填“甲”、“乙”）同學的操作是合理的，理由是：沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對中和滴定（特別是指示劑）的影響．
②另一同學的操作將會使實驗結果偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
③原過氧化鈉樣品的純度是$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%．

Answer 1

分析 （1）實驗室制備二氧化碳是利用稀鹽酸和石灰水反應得到，氣體中含氯化氫和水蒸氣，通過飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫；
（2）檢驗氧氣存在的方法是用帶火星的木條靠近氣體，木條復燃證明生成氧氣；
（3）①甲同學從電子轉移角度分析是過氧化鈉和水發(fā)生氧化還原反應生成氫氧化鈉和氧氣，同位素標記法對過氧化鈉進行標記（Na₂¹⁸O₂），氫氧根中和氧氣中都有¹⁸O；
②向Na₂O₂與水反應后的溶液中加入MnO₂，又產生無色能使帶火星的木條復燃的氣體，是過氧化鈉和水反應生成過氧化氫，過氧化氫分解生成水和氧氣，¹⁸O存在于過氧化氫，分解后生成水和氧氣中都含¹⁸O；
（4）①乙無雙弟將溶液加熱后雙氧水分解，消除了雙氧水對中和滴定（特別是指示劑）的影響；
②由于酚酞能夠消耗強氧化鈉溶液，導致滴定結果偏低；
③乙的操作合理，測定結果較準確，根據(jù)中和滴定原理及滴定數(shù)據(jù)計算出該樣品中過氧化鈉的純度．

解答 解：（1）實驗室制備二氧化碳是利用稀鹽酸和石灰水反應，反應的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，裝置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；除去CO₂中混有的HCl；
（2）檢驗F中氣體成分為氧氣，即能說明過氧化鈉可作潛水艇供氧劑，實驗操作的方法及現(xiàn)象是：待試管集滿氣體后，用大拇指堵住試管口從水槽中取出正立，松開拇指后，將帶火星的木條迅速放在試管口，若木條復燃，則說明過氧化鈉與二氧化碳反應產生氧氣，可作供氧劑，
故答案為：待試管集滿氣體后，用大拇指堵住試管口從水槽中取出正立，松開拇指后，將帶火星的木條迅速放在試管口，若木條復燃，則說明過氧化鈉與二氧化碳反應產生氧氣，可作供氧劑；
（3）①甲同學從電子轉移角度分析是過氧化鈉和水發(fā)生氧化還原反應生成氫氧化鈉和氧氣，同位素標記法對過氧化鈉進行標記（Na₂¹⁸O₂），氫氧根中和氧氣中都有¹⁸O，反應的離子方程式為：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑，
故答案為：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑；
②向Na₂O₂與水反應后的溶液中加入MnO₂，又產生無色能使帶火星的木條復燃的氣體，是過氧化鈉和水反應生成過氧化氫，過氧化氫分解生成水和氧氣，¹⁸O存在于過氧化氫，分解后生成水和氧氣中都含¹⁸O，反應過程中發(fā)生反應的化學方程式為：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑，
故答案為：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑；
（4）①由于沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除了雙氧水對中和滴定（特別是指示劑）的影響，所以乙的操作方法正確，
故答案為：乙；沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對中和滴定（特別是指示劑）的影響；
②另一個同學加入了較多酚酞，酚酞能夠消耗強氧化鈉溶液，則滴定過程中消耗鹽酸的體積偏小，測定結果偏小，
故答案為：偏小；
③無乙的操作合理，若100mL配制的樣品溶液完全用該濃度的鹽酸中和，消耗鹽酸體積應該為：V_WmL×$\frac{100ml}{20ml}$=5V_WmL，消耗氯化氫的物質的量為：cmol/L×5V_W×10^-3L=5cV_W×10^-3mol，則樣品中含有強氧化鈉的物質的量為：5cV_W×10^-3mol，過氧化鈉的物質的量為：$\frac{1}{2}$×5cV_W×10^-3mol=2.5cV_W×10^-3mol，
樣品的純度為：$\frac{78g/mol×2.5c{V}_{W}×1{0}^{-3}L}{ag}$×100%=$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%，
故答案為：$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%．

點評 本題考查了物質性質實驗方案的設計，題目難度中等，明確過氧化鈉與水反應的實質為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算、化學實驗能力，（4）為難點、易錯點，需要正確判斷反應產物．