Question

5．過碳酸鈉（Na₂CO₄）在洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有大量應(yīng)用．
已知：過碳酸鈉與硫酸溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
Na₂CO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O₂+CO₂↑      2H₂O₂→2H₂O+O₂↑
為測(cè)定已變質(zhì)的過碳酸鈉（含碳酸鈉）的純度，設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)：Q為-具有良好的彈性的氣球（不與反應(yīng)物和生成物反應(yīng)），稱取一定量的樣品和少量二氧化錳放于其中，按圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，打開分液漏斗的活塞，將稀H₂SO₄滴入氣球中．
（1）Q內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成的氣體為CO₂、O₂．在樣品中加入少量二氧化錳的目的是使雙氧水完全分解成氧氣．導(dǎo)管a作用是平衡分液漏斗上、下的壓強(qiáng)，使稀H₂SO₄順利滴下．
（2）為測(cè)出反應(yīng)時(shí)生成氣體的總體積，滴稀H₂SO₄前必須關(guān)閉K₁、K₂（填K₁、K₂或K₃，下同）．打開K₃．
（3）當(dāng)上述反應(yīng)停止，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，b中裝的堿石灰的作用是吸收二氧化碳，為何要緩緩打開K₁的理由是控制氣體流速，使CO₂被充分吸收．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，量筒I中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到y(tǒng)mL氣體（上述體積均已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況），則過碳酸鈉的純度是$\frac{12200y}{53x-37y}$%
（5）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的過碳酸鈉的純度超過100%，你認(rèn)為可能的原因是BC
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）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件和氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法可判斷氣體產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證液體順利流下，應(yīng)平衡分液漏斗上、下的壓強(qiáng)；
（2）利用進(jìn)入量筒的水的體積等于氣體的體積，關(guān)掉K₁、K₂，打開K₃后，可以保證反應(yīng)生成的氣體全部進(jìn)入集氣瓶，然后迫使液體進(jìn)入量筒，這樣進(jìn)入量筒的水的體積更接近反應(yīng)生成氣體的體積；
（3）根據(jù)堿石灰的性質(zhì)和壓強(qiáng)的變化即可判斷；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量并計(jì)算碳酸鈉和雙氧水的物質(zhì)的量；
（5）過碳酸鈉的比例偏大，就是說氧氣的質(zhì)量偏大，量筒I測(cè)的是總的氣體的體積，量筒Ⅱ測(cè)的是氧氣的體積，氧氣的高低決定過碳酸鈉的純度高低，以此進(jìn)行分析．

解答 解：（1）碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成氣體二氧化碳，雙氧水和二氧化錳反應(yīng)生成氧氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證液體順利流下，應(yīng)平衡分液漏斗上、下的壓強(qiáng)，保證氣體體積測(cè)量準(zhǔn)確，
故答案為：CO₂、O₂；使雙氧水完全分解成氧氣；平衡分液漏斗上、下的壓強(qiáng)，使稀H₂SO₄順利滴下；
（2）根據(jù)量筒中水的體積就是化學(xué)反應(yīng)生成的氣體的體積，關(guān)掉K₁、K₂，打開K₃后，可以保證反應(yīng)生成的氣體全部進(jìn)入集氣瓶，然后迫使液體進(jìn)入量筒，這樣進(jìn)入量筒的水的體積更接近反應(yīng)生成氣體的體積，
故答案為：K₁、K₂；K₃；
（3）這是一個(gè)壓強(qiáng)的變化問題，打開K₁后，由于氣球內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)，氣體會(huì)逐漸進(jìn)入導(dǎo)管和水槽；二氧化碳被堿石灰吸收，氧氣進(jìn)入水槽，
故答案為：氣球Q慢慢縮小，左側(cè)導(dǎo)管有氣泡生成；吸收二氧化碳；控制氣體流速，使CO₂被充分吸收；
（4）設(shè)草酸鈉的質(zhì)量為m₁，碳酸鈉的質(zhì)量為m₂，根據(jù)題意可知，氧氣的體積為yml，兩個(gè)反應(yīng)共生成氣體xml，草酸鈉上層二氧化碳為2yml，所以碳酸鈉生成二氧化碳為（x-3y）ml，則可進(jìn)行下面計(jì)算，
∵Na₂CO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O₂+CO₂↑      2H₂O₂→2H₂O+O₂↑
   122g               1mol            2mol       1mol                                    
    m₁             $\frac{2y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$       $\frac{2y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$    $\frac{y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$   

m₁=$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$mol×122g/mol  
又因?yàn)镹a₂CO₃～CO₂↑
      106g    1mol
      m₂ $\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$
m₂=$\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}}{22.4}$×106g，
則ω（過碳酸鈉）=$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$×122g÷（$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$×122g+$\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}}{22.4}$×106g）×100%=$\frac{12200y}{53x-37y}$%
故答案為：$\frac{12200y}{53x-37y}$%；
（5）A、量筒Ⅱ測(cè)的體積小，即氧氣的體積小，則過碳酸鈉的純度低，故A錯(cuò)誤；
B、量筒Ⅱ讀數(shù)時(shí)，量筒液面高于水槽液面，則量筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)小，氣體的偏大，結(jié)果偏大，故B正確；
C、總的氣體體積減小，則樣品的總質(zhì)量相當(dāng)于減小，因此算得過碳酸鈉的純度偏高，故C正確；
D、氣體體積數(shù)值x、y沒有扣除滴加的硫酸的體積，對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，難度較大，本題易錯(cuò)點(diǎn)為草酸鈉含量的計(jì)算，注意兩個(gè)量筒的氣體的成分以及與反應(yīng)物質(zhì)的量的關(guān)系．