Question

17．现有一定量含有Na₂O杂质的Na₂O₂试样．（可供选用的反应物只有CaCO₃固体，6mol•L^-1盐酸和蒸馏水）
（一）请从如图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na₂O₂试样的纯度．

请填写下列空白：
（1）写出实验中Na₂O₂和Na₂O分别发生反应的化学方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH．
（2）应选用的装置是（只要求写出图中装置的标号）⑤②①④
（3）所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母；连接胶管省略）（G）接（D）（C）（B）（A）接（F）
（二）由题中所提供的药品和装置，还可通过另一种方法来测定试样中过氧化钠的纯度
（1）应选用的装置是⑤⑧②⑥⑦，连接顺序应是：G→L→M→D→C→H→I→J．
（2）装置⑧的作用是除去二氧化碳中混有的HCl，装置②的作用是除去二氧化碳中混有的水蒸气，装置⑦中碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气与过氧化钠反应，消除对实验测定的影响．
（3）装置⑥中发生反应的化学方程式是：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂．
（4）若开始时测得样品的质量为2.0g，反应结束后测得生成气体的体积为224mL（标准状况），计算出试样中Na₂O₂的纯度为：88%．

Answer 1

分析 （一）（1）Na₂O₂和水反应生成氢氧化钠和氧气，Na₂O和水反应生成氢氧化钠；
（2）根据氧化钠和过氧化钠与水反应的区别：过氧化钠和水反应生成氢氧化钠溶液的同时，还会生成氧气，可以用排水量气法测定氧气的体积，进而确定过氧化钠的量及其百分含量；
（3）装置的组装顺序：固体混合物与水反应，用排水量气法测定氧气的体积；其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，大气压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氧气的体积；
（二）（1）CaCO₃固体和6mol•L^-1盐酸反应生成二氧化碳，含有杂质HCl和水蒸汽，通过饱和碳酸氢钠溶液除掉HCl，通过浓硫酸干燥得到纯净的二氧化碳，然后与过氧化钠反应，通过质量的变化测定试样中过氧化钠的纯度；
（2）CaCO₃固体和盐酸反应生成的二氧化碳中含有杂质HCl和水蒸汽，通过饱和碳酸氢钠溶液除掉HCl，通过浓硫酸出去水蒸气，过氧化钠和空气中水、二氧化碳均能发生反应，对实验测定造成影响；
（3）装置⑥中发生的反应是二氧化碳和过氧化钠反应；
（4）生成的气体是氧气，带入n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氧气的物质的量，根据化学方程式可知n（Na₂O₂）=2n（O₂），带入m=nM计算过氧化钠的质量，最后求算纯度．

解答 解：（一）（1）氧化钠和过氧化钠均能和水反应，Na₂O₂和水反应生成氢氧化钠和氧气，Na₂O和水反应生成氢氧化钠，化学方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH，
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH；
（2）实验的原理是：过氧化钠和水反应生成氢氧化钠溶液的同时，还会生成氧气，但氧气中会有水蒸气，要用浓硫酸吸水，然后可以用排水量气法测定氧的体积，进而确定过氧化钠的量及其百分含量，故可选择的装置为⑤①④即可，
故答案为：⑤②①④；
（3）用排水量气法测定氧体的体积时，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，大气压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氧气的体积，故连接次序：（G）接（D）（C）（B）（A）接（F），
故答案为：（G）接（D）（C）（B）（A）接（F）；
（二）（1）CaCO₃固体和6mol•L^-1盐酸反应生成二氧化碳，含有杂质HCl和水蒸汽，通过饱和碳酸氢钠溶液除掉HCl，通过浓硫酸干燥得到纯净的二氧化碳，然后与过氧化钠反应，通过质量的变化测定试样中过氧化钠的纯度，因此选用的仪器有⑤⑧②⑥⑦，顺序为G→L→M→D→C→H→I→J，
故答案为：⑤⑧②⑥⑦；G→L→M→D→C→H→I→J；
（2）CaCO₃固体和盐酸反应生成的二氧化碳中含有杂质HCl和水蒸汽，通过饱和碳酸氢钠溶液除掉HCl，通过浓硫酸出去水蒸气，过氧化钠和空气中水、二氧化碳均能发生反应，对实验测定造成影响，碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止空气中的二氧化碳和水蒸气与过氧化钠反应，消除对实验测定的影响，
故答案为：除去二氧化碳中混有的HCl；除去二氧化碳中混有的水蒸气；防止空气中的二氧化碳和水蒸气与过氧化钠反应，消除对实验测定的影响；
（3）装置⑥中发生的反应是二氧化碳和过氧化钠反应，化学方程式为2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；
（4）n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂可知n（Na₂O₂）=2n（O₂）=0.02mol，则m（Na₂O₂）=0.02mol×88×g/mol=1.76g，试样中Na₂O₂的纯
度为$\frac{1.76g}{2.0g}$×100%=88%，
故答案为：88%．

点评 本题考查了过氧化钠的性质，涉及实验原理、实验仪器选择、实验方案的制定，难度中等，掌握实验原理是制定实验方案，从而选择实验仪器的基础．