Question

10．为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，按如图所示的装置安装好仪器，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中．
请回答下列问题：
（1）为测定反应时生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭K₁、K₂
（填“K₁”、“K₂”或“K₃”，下同），打开K₃．
（2）当上述反应停止时，将K₁、K₂、K₃均关闭，然后先打开K₂，再缓缓打开K₁，这时可观察到的现象是气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中．
（3）b中装的固体试剂是碱石灰，为何要缓缓打开K₁？控制气体的流速，使CO₂被充分吸收．
（4）实验结束时，量筒Ⅰ中有x mL水，量筒Ⅱ中收集到y mL气体，则过氧化钠的纯度是$\frac{78y}{53x+25y}$×100%（用含x、y的式子表示，上述体积均已折算成标准状况）．

Answer 1

分析 （1）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积；
（2）反应停止，打开K₂，再缓缓打开K₁，广口瓶内外相通，气球Q慢慢缩小；
（3）混合气体通过碱石灰吸收CO₂，最后量筒Ⅱ中收集的是O₂；
（4）根据化学方程式2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑、Na₂CO₃ +H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，计算出碳酸钠、过氧化钠的质量并过氧化钠的纯度．

解答 解：（1）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积，所以滴稀H₂SO₄前必须关闭K₁、K₂打开K₃，
故答案为：K₁、K₂；K₃；
（2）反应停止，打开K₂，再缓缓打开K₁，广口瓶内外相通，气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中；
故答案为：气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中；
（3）混合气体通过碱石灰吸收CO₂，最后量筒Ⅱ中收集的是O₂，
故答案为：碱石灰；控制气体流速，使CO₂充分吸收；
（4）量筒Ⅱ中收集到y mL气体为氧气，其物质的量为n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，量筒Ⅰ中有x mL水，则生成的混合气体总体积为xml，其物质的量为n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{x×1{0}^{-3}}{22.4}$mol；则二氧化碳的物质的量为$\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol；

2Na₂O₂ +2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；                            Na₂CO₃ +H₂SO₄ =Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑，
$\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$×2mol                                  $\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$mol                     $\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol                             $\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol
则过氧化钠的质量为：$\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}$×2×78，碳酸钠的质量为：$\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol×106，
所以过氧化钠的纯度：$\frac{\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}×2×78}{\frac{y×1{0}^{-3}}{22.4}×2×78+\frac{（x-y）×1{0}^{-3}}{22.4}×106}$=$\frac{78y}{53x+25y}$，
故答案为：$\frac{78y}{53x+25y}$．

点评 本题考查混合物含量的测定，题目难度较大，本题要搞清量筒Ⅰ、Ⅱ的作用，根据反应的化学方程式计算即可解答，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．