Question

2．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂．请用如图实验装置，选用适当的化学试剂和实验用品，设计并完成对过氧化钠这一性质的探究．
（1）A是实验室制取CO₂的装置，其中发生反应的离子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；装置B的作用是除去CO₂中混有的HCl．
（2）检验F中气体成分，即能说明过氧化钠可作潜水艇供氧剂，则实验操作的方法及现象是待试管集满气体后，用大拇指堵住试管口从水槽中取出正立，松开拇指后，将带火星的木条迅速放在试管口，若木条复燃，则说明过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，可作供氧剂．
（3）查阅有关资料表明：2H₂O+2Na₂O₂═4NaOH+O₂↑．某研究小组用同位素标记法对过氧化钠进行标记（Na₂¹⁸O₂），以探究这一反应的方程式此空删去
①甲同学从电子转移角度得出其离子方程式为：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑．
②乙同学发现：向Na₂O₂与水反应后的溶液中加入MnO₂，又产生无色能使带火星的木条复燃的气体，从这个角度，写出其反应历程：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑．
（4）设计并完成过氧化钠样品（已知所含杂质与酸碱均不反应）的纯度测定：
甲、乙两位同学各取了ag样品并分别配制成了100.00mL溶液进行实验，实验操作中甲同学是将样品直接溶于蒸馏水中；而乙同学却是将蒸馏水先加热煮沸，再把蒸馏水分成两份，一份中趁热加入样品溶解，待冷却到室温后再加人另一份水来进行配制．他们分别取出各自配制的溶液20.00mL，加入酚酞数滴后，用浓度为cmol/L的盐酸进行滴定；重复滴定操作2次，甲同学和乙同学分别计算出了所用盐酸的体积平均值，分别为V_AmL和V_WmL．
①在样品的溶解与配制中，你认为乙（填“甲”、“乙”）同学的操作是合理的，理由是：沸水能使Na₂O₂溶解时所生成的H₂O₂迅速分解，消除其对中和滴定（特别是指示剂）的影响．
②另一同学的操作将会使实验结果偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
③原过氧化钠样品的纯度是$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%．

Answer 1

分析 （1）实验室制备二氧化碳是利用稀盐酸和石灰水反应得到，气体中含氯化氢和水蒸气，通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢；
（2）检验氧气存在的方法是用带火星的木条靠近气体，木条复燃证明生成氧气；
（3）①甲同学从电子转移角度分析是过氧化钠和水发生氧化还原反应生成氢氧化钠和氧气，同位素标记法对过氧化钠进行标记（Na₂¹⁸O₂），氢氧根中和氧气中都有¹⁸O；
②向Na₂O₂与水反应后的溶液中加入MnO₂，又产生无色能使带火星的木条复燃的气体，是过氧化钠和水反应生成过氧化氢，过氧化氢分解生成水和氧气，¹⁸O存在于过氧化氢，分解后生成水和氧气中都含¹⁸O；
（4）①乙无双弟将溶液加热后双氧水分解，消除了双氧水对中和滴定（特别是指示剂）的影响；
②由于酚酞能够消耗强氧化钠溶液，导致滴定结果偏低；
③乙的操作合理，测定结果较准确，根据中和滴定原理及滴定数据计算出该样品中过氧化钠的纯度．

解答 解：（1）实验室制备二氧化碳是利用稀盐酸和石灰水反应，反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，装置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；除去CO₂中混有的HCl；
（2）检验F中气体成分为氧气，即能说明过氧化钠可作潜水艇供氧剂，实验操作的方法及现象是：待试管集满气体后，用大拇指堵住试管口从水槽中取出正立，松开拇指后，将带火星的木条迅速放在试管口，若木条复燃，则说明过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，可作供氧剂，
故答案为：待试管集满气体后，用大拇指堵住试管口从水槽中取出正立，松开拇指后，将带火星的木条迅速放在试管口，若木条复燃，则说明过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，可作供氧剂；
（3）①甲同学从电子转移角度分析是过氧化钠和水发生氧化还原反应生成氢氧化钠和氧气，同位素标记法对过氧化钠进行标记（Na₂¹⁸O₂），氢氧根中和氧气中都有¹⁸O，反应的离子方程式为：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑，
故答案为：2Na₂¹⁸O₂+2H₂O=4Na⁺+2OH^-+2¹⁸OH^-+¹⁸O₂↑；
②向Na₂O₂与水反应后的溶液中加入MnO₂，又产生无色能使带火星的木条复燃的气体，是过氧化钠和水反应生成过氧化氢，过氧化氢分解生成水和氧气，¹⁸O存在于过氧化氢，分解后生成水和氧气中都含¹⁸O，反应过程中发生反应的化学方程式为：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑，
故答案为：2H₂O+Na₂¹⁸O₂=2NaOH+H₂¹⁸O₂；2H₂¹⁸O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂¹⁸O+¹⁸O₂↑；
（4）①由于沸水能使Na₂O₂溶解时所生成的H₂O₂迅速分解，消除了双氧水对中和滴定（特别是指示剂）的影响，所以乙的操作方法正确，
故答案为：乙；沸水能使Na₂O₂溶解时所生成的H₂O₂迅速分解，消除其对中和滴定（特别是指示剂）的影响；
②另一个同学加入了较多酚酞，酚酞能够消耗强氧化钠溶液，则滴定过程中消耗盐酸的体积偏小，测定结果偏小，
故答案为：偏小；
③无乙的操作合理，若100mL配制的样品溶液完全用该浓度的盐酸中和，消耗盐酸体积应该为：V_WmL×$\frac{100ml}{20ml}$=5V_WmL，消耗氯化氢的物质的量为：cmol/L×5V_W×10^-3L=5cV_W×10^-3mol，则样品中含有强氧化钠的物质的量为：5cV_W×10^-3mol，过氧化钠的物质的量为：$\frac{1}{2}$×5cV_W×10^-3mol=2.5cV_W×10^-3mol，
样品的纯度为：$\frac{78g/mol×2.5c{V}_{W}×1{0}^{-3}L}{ag}$×100%=$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%，
故答案为：$\frac{19.5c{V}_{W}}{a}$%．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计，题目难度中等，明确过氧化钠与水反应的实质为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算、化学实验能力，（4）为难点、易错点，需要正确判断反应产物．