Question

实验室用下列仪器、装置和药品制备并净化CO₂，然后用CO₂与Na₂O₂反应制取O₂．

图中A、B、C、D、E、F、G表示玻璃管接口，接口的弯曲和伸长部分未画出．请根据要求填写下列空白．
（1）装置②的作用是

 

．
（2）若所制取的气体按从左向右流向时，上述各仪器、装置的组装顺序是（填各仪器、装置的序号）

 

接③接

 

接

 

接

 

．其中②与④装置相连时，玻璃管接口应是

 

接

 

．（填接口的字母）
（3）装置④中发生反应的离子方程式是

 

．
（4）请用集气瓶、量筒、导管、双孔塞，设计一个测定O₂体积的装置，在方框中画出你设计的装置图

 

．
（5）已知：所用石灰石的实际纯度（CaCO₃的质量分数）为60%，且其中杂质不与盐酸反应．为使实验顺利进行，需Na₂O₂过量，则Na₂O₂的质量范围是

 

g；某同学在上述实验中测得产生的O₂共224mL（标准状况下测定，不考虑损失），则该同学测出的石灰石的纯度（CaCO₃的质量分数）为

 

，石灰石的测定纯度与实际纯度之间产生误差的原因是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验题

分析：实验目的是制备并净化CO₂，然后用CO₂与Na₂O₂反应制取O₂，则由题给物质可知，应用盐酸和石灰石反应生成二氧化碳，用饱和碳酸氢钠除去二氧化碳气体中混有的HCl气体，然后应浓硫酸干燥二氧化碳，得到纯净的二氧化碳再和过氧化钠反应，以此确定装置的连接顺序，结合题目要求和物质的性质解答该题．

解答： 解：（1）盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中混有水蒸气，为得到干燥、纯净的二氧化碳气体，应用浓硫酸进行干燥，故答案为：干燥CO₂气体；
（2）盐酸和石灰石反应生成二氧化碳，用饱和碳酸氢钠除去二氧化碳气体中混有的HCl气体，然后应浓硫酸干燥二氧化碳，得到纯净的二氧化碳再和过氧化钠反应，则连接的顺序为⑤→③→④→②→①，其中②与④装置相连时，玻璃管接口应是E连接B，注意洗气时气体应长进短出，
故答案为：⑤；④；②；①；E；B；
（3）④用于除去HCl，反应的离子方程式为H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，故答案为：H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）用集气瓶、量筒、导管、双孔塞，设计一个测定O₂体积的装置，可将气体把集气瓶中的水排入到量筒中测量体积，装置图为，
故答案为：；
（5）m（CaCO₃）=3g×60%=1.8g，则与盐酸反应生成的二氧化碳物质的量为n（CO₂）=n（CaCO₃）=

1.8g

100g/mol

=0.018mol，
与过氧化钠反应的方程式为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，由方程式可知n（Na₂O₂）=0.018mol，则质量应大于0.018mol×78g/mol=1.404g，
如n（O₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，方程式为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，则由方程式可知需要n（Na₂O₂）=0.02mol，则需要n（CO₂）=0.02mol，
所以m（CaCO₃）=0.02mol×100g/mol=2g，
则该同学测出的石灰石的纯度（CaCO₃的质量分数）为

2g

3g

×100%=66.67%，
测得的质量分数偏大，可能原因是在除HCl时，NaHCO₃与HCl反应生成了少量的CO₂，使CO₂的总体积增多，从而使石灰石的测定纯度偏大，
故答案为：＞1.404；66.67%；在除HCl时，NaHCO₃与HCl反应生成了少量的CO₂，使CO₂的总体积增多，从而使石灰石的测定纯度偏大．

点评：本题考查物质的制备方案的设计以及物质的含量的测定，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握实验设计的目的和原理，把握实验操作的方法，结合反应的化学方程式计算，难度中等．