题目内容

20．四硫化钠（Na2S4）固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数，反应原理为：2Na2S4+O2+2H2O═8S↓+4NaOH．
【查阅资料】
①Na2S4受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量有毒气体硫化氢（水溶液呈酸性）．
②硫代硫酸钠（Na2S2O3）可溶于水，常温下与NaOH溶液不反应．
【实验过程】
①取0.5g碳酸钠、0.2g硫粉混合后置于试管中，加入（如图1所示，夹持装置已略去），制得Na2S4，反应为：4Na2CO3+12S+X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2，X的化学式为O2，蘸有浓NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体．

②冷却后，取下棉花，放置一段时间，再向该试管中加入10mL水，迅速塞紧橡胶塞，充分振荡．测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h1（如图2所示）．
③将该试管插入水中（如图3所示），拔下橡胶塞，观察到水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一，有黄色固体生成，塞紧橡胶塞．将试管取出，倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h2．理论上h2：h1=4：5．
④按照①～③再重复实验2次．3次实验数据如下表所示．
第1次第2次第3次
h1/cm11.011.411.6
h2/cm8.79.19.2
【解释与结论】
根据第1次实验数据，计算空气中氧气的体积分数为20.9%（结果精确到0.1%）．
【反思与评价】
若实验过程②中，取下棉花后，未放置一段时间即进行后续操作，会影响测定结果，请说明有何影响，并阐述理由：偏小，因为在（1）中的反应后试管中的氧气基本耗尽，二氧化碳虽然被吸收，但是取下棉花后试管中二氧化碳的量没有多少改变（原本没有，后来只有0.04%），可以不考虑啊，比起氧气直接可以忽略嘛（氧气原本没有，后来20%），若不放置一段时间则试管中氧气含量比空气中偏少，导致h2偏大，所以最终结果应是偏小的．．

分析 【实验过程】①根据化学反应前后原子的种类和数目不变、二氧化碳和NaOH溶液反应以及Na2S4受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量有毒气体硫化氢（水溶液呈酸性）进行解答；
③根据四硫化钠和氧气、水反应生成硫和氢氧化钠，会使得试管内压强变小以及空气中氧气约占空气体积的五分之一进行解答；
④【解释与结论】根据空气中氧气的体积分数=$\frac{{h}_{1}-{h}_{2}}{{h}_{1}}$×100%进行解答；
【反思与评价】根据未放置一段时间会导致试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异进行解答．

解答 解：【实验过程】①根据化学反应前后原子的种类和数目不变和4Na2CO3+12S+X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2，可知X的化学式为O2；二氧化碳和NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，Na2S4受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量有毒气体硫化氢（水溶液呈酸性），所以蘸有浓NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体；故填：O2；吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体；
③四硫化钠和氧气、水反应生成硫和氢氧化钠，会使得试管内压强变小，将该试管插入水中（如图3所示），拔下橡胶塞，观察到水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一，有黄色固体生成；空气中氧气约占空气体积的五分之一，将试管取出，倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h2．理论上h2：h1=4：5；故填：水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一，有黄色固体生成；4：5；
④【解释与结论】空气中氧气的体积分数=$\frac{11.0-8.7}{11.0}$×100%=20.9%；故填：20.9；
【反思与评价】未放置一段时间会导致试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异，偏小，因为在（1）中的反应后试管中的氧气基本耗尽，二氧化碳虽然被吸收，但是取下棉花后试管中二氧化碳的量没有多少改变（原本没有，后来只有0.04%），可以不考虑啊，比起氧气直接可以忽略嘛（氧气原本没有，后来20%），若不放置一段时间则试管中氧气含量比空气中偏少，导致h2偏大，所以最终结果应是偏小的．
答案：
【实验过程】
①O2；吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体；
③水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一，有黄色固体生成；4：5；
【解释与结论】20.9
【反思与评价】
偏小，因为在（1）中的反应后试管中的氧气基本耗尽，二氧化碳虽然被吸收，但是取下棉花后试管中二氧化碳的量没有多少改变（原本没有，后来只有0.04%），可以不考虑啊，比起氧气直接可以忽略嘛（氧气原本没有，后来20%），若不放置一段时间则试管中氧气含量比空气中偏少，导致h2偏大，所以最终结果应是偏小的．

点评 本题考查了二氧化碳、碳酸钠的化学性质及有关测定空气中氧气的体积分数及注重考查学生的分析能力和基本计算能力．

练习册系列答案
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10．久置空气中的氢氧化钠固体是否变质，进行了如下探究．
（1）久置空气中的氢氧化钠固体：①吸收水份而潮解；②吸收CO2而变质；
（2）为了验证氢氧化钠是否变质，分别选用下面三种试剂进行实验：
    一、稀盐酸；二、氢氧化钙溶液；三、氯化钙溶液
①其中一定要将氢氧化钠样品配成溶液再进行实验的试剂是二、三（或氢氧化钙溶液、氯化钙溶液），经检验该样品已经变质；
②试剂三实验中发生反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl；
③实验后将所有物质倒入一个洁净的烧杯中，得到无色澄清溶液，此溶液中一定含有的溶质是NaCl、CaCl2．
11．如图所示，若关闭II阀打开I阀，紫色小花（用石蕊溶液染成）变红；若关闭I阀打开II阀，紫色小花不变红，则甲瓶中所盛的试剂可能是（　　）

①浓H2SO4②浓NaOH溶液③饱和NaCl溶液．
A．①②B．①②③C．只有①D．只有②
8．如图所示，某同学模拟工业炼铁的原理，有关该实验有下列说法：

①点燃A处酒精灯前应先通入一段时间CO，再点燃A处酒精灯
②证明A中开始发生反应的标志是有黑色固体生成
③装置C的作用是收集未反应的CO，以防止其污染空气
④装置A中玻璃管内发生了置换反应
⑤若要收集较纯净的CO，装置C中最好放入氢氧化钠溶液
上述说法中正确的个数为（　　）
A．1个B．2个C．3个D．4个
15．生活中发生的下列变化，属于化学变化的是（　　）
A．菜刀生锈B．美酒飘香C．冰雪融化D．轮胎爆炸
5．乙炔（C2H2）是一种燃料，燃烧生成二氧化碳和水．写出该反应的化学方程式2C2H2+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4CO2+2H2O．
12．下列做法正确的是（　　）
A．氧气用于切割金属B．浓硫酸用作食品干燥剂
C．电器着火用水浇灭D．焚烧废弃塑料解决“白色污染”
9．火箭推进器中盛有液态肼（X）和双氧水（H2O2），当它们混合反应时放出大量的热，其反应为：X+2H2O2═N2+4H2O．据此判断肼的化学式是（　　）
A．N2B．NH3C．NH2D．N2H4
10．某化学兴趣小组的同学想探究一瓶在空气中放置一段时间的氢氧化钠溶液是否变质，通过讨论，共提出了四种方案：
A．用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性  B．滴加稀盐酸
C．滴加氢氧化钠溶液             D．滴加氯化钡溶液
（1）写出氢氧化钠在空气中变质的化学方程式2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O．
（2）小华同学首先否定了方案A，其理由是碳酸钠溶液显碱性．同学们对该瓶氢氧化钠溶液是否以及变质的程度进行了如探究．
探究活动一：检验该瓶氢氧化钠溶液是否变质
（3）同学们选用稀盐酸对待物质进行检验，请你实验报告填写完整．
实验步骤实验现象实验结论
取样逐滴滴加稀盐酸开始时无明显现象，过一段时间后有大量气泡产生该瓶氢氧化钠溶液部分（填“全部”或“部分”）变质，滴加稀盐酸后发生反应的化学方程式：①aOH+HCl=NaCl+H2O、②Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
探究二：测定该瓶氢氧化钠溶液中碳酸的质量分数
（4）同学们按如图所示的实验步骤进行实验：

①步骤②加入的氯化钡溶液必须足量，其目的是除去碳酸钠，防止影响对NaOH的检验，滴加一定量氯化钡溶液后，判断所加氯化钡溶液是否足量的具体操作；静置，取上层清液于试管中，向试管中滴加碳酸钠溶液，产生白色沉淀，氯化钡已经过量（写出实验步骤、现象和结论）．
（5）步骤③过滤出的沉淀物是BaCO3（填化学式）．
（6）利用沉淀物的质量计算溶液中碳酸钠的质量分数，若缺少步骤④的操作，所测定溶液中碳酸钠的质量分数将偏大（选填“偏小”、“偏大”或“没影响”）．

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