Question

2．在呼吸面具和潛水艇中可用過(guò)氧化鈉作為供氧劑．請(qǐng)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置，選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用品，設(shè)計(jì)并完成對(duì)過(guò)氧化鈉這一性質(zhì)的探究．

（1）A是實(shí)驗(yàn)室制取CO₂的裝置，其中發(fā)生反應(yīng)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，裝置C的作用是干燥CO₂，裝置E裝的試劑是NaOH溶液．
（2）檢驗(yàn)F中氣體成分，即能說(shuō)明過(guò)氧化鈉可作潛水艇供氧劑，則過(guò)氧化鈉作潛水艇供氧劑的化學(xué)反應(yīng)方程為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）設(shè)計(jì)并完成a g過(guò)氧化鈉樣品（已知所含雜質(zhì)與酸堿均不反應(yīng)）的純度測(cè)定：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入另一份水來(lái)進(jìn)行配制．取出配制的溶液20.00mL，加入酚酞數(shù)滴后，用濃度為cmol/L的鹽酸進(jìn)行滴定；重復(fù)滴定操作2次，計(jì)算出所用鹽酸的體積平均值為VmL．
①過(guò)氧化鈉樣品的純度測(cè)定步驟中，趁熱加入樣品溶解，理由是沸水能使Na₂O₂溶解時(shí)所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對(duì)中和滴定（特別是指示劑）的影響．
②原過(guò)氧化鈉樣品的純度是$\frac{3.9cV}{a}$%．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)裝置可知，本實(shí)驗(yàn)首先由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂，產(chǎn)生氣體通過(guò)飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后通過(guò)氯化鈣固體進(jìn)行干燥，再通過(guò)過(guò)氧化鈉，過(guò)氧化鈉與CO₂反應(yīng)，產(chǎn)生O₂，再氫氧化鈉吸收氧氣未反應(yīng)的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，過(guò)氧化鈉樣品的純度測(cè)定，是利用過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，再用鹽酸滴定氫氧化鈉，根據(jù)鹽酸的量可以計(jì)算出原樣品中過(guò)氧化鈉的量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)有過(guò)氧化氫生成，所以要用熱水使過(guò)氧化氫分解，以減少對(duì)指示劑的影響，據(jù)此答題．

解答 解：實(shí)驗(yàn)裝置可知，本實(shí)驗(yàn)首先由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂，產(chǎn)生氣體通過(guò)飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后通過(guò)氯化鈣固體進(jìn)行干燥，再通過(guò)過(guò)氧化鈉，過(guò)氧化鈉與CO₂反應(yīng)，產(chǎn)生O₂，再氫氧化鈉吸收氧氣未反應(yīng)的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，過(guò)氧化鈉樣品的純度測(cè)定，是利用過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，再用鹽酸滴定氫氧化鈉，根據(jù)鹽酸的量可以計(jì)算出原樣品中過(guò)氧化鈉的量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)有過(guò)氧化氫生成，所以要用熱水使過(guò)氧化氫分解，以減少對(duì)指示劑的影響，
（1）A是實(shí)驗(yàn)室制取CO₂的裝置，用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，根據(jù)上面的分析可知，裝置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，裝置C的作用是干燥CO₂，裝置E裝的試劑是 NaOH溶液，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；除去CO₂中混有的HCl；干燥CO₂；NaOH溶液；
（2）過(guò)氧化鈉作潛水艇供氧劑的化學(xué)反應(yīng)方程為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）①過(guò)氧化鈉樣品的純度測(cè)定步驟中，趁熱加入樣品溶解，因?yàn)榉兴�能使Na₂O₂溶解時(shí)所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對(duì)中和滴定（特別是指示劑）的影響，
故答案為：沸水能使Na₂O₂溶解時(shí)所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對(duì)中和滴定（特別是指示劑）的影響；
②根據(jù)題意，滴定中消耗的鹽酸的物質(zhì)的量為cV×10^-3 mol，即溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量為cV×10^-3 mol，根據(jù)鈉元素守恒可知，原樣品中過(guò)氧化鈉樣質(zhì)量為$\frac{1}{2}×$cV×10^-3 mol×78g/mol=39cV×10^-3 g，所以樣品的純度是$\frac{39cV×10{\;}^{-3}g}{ag}$×100%=$\frac{3.9cV}{a}$%，
故答案為：$\frac{3.9cV}{a}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>