Question

测某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样的质量分数．
方法一：利用下图装置测定混合物中Na₂O₂的质量分数，已知试样质量为1.560g、锥形瓶和水的质量为190.720g，每隔相同时间读得电子天平的数据如表：

	读数次数	质量（g）
锥形瓶+水+试样	第1次	192.214
	第2次	192.164
	第3次	192.028
	第4次	192.010
	第5次	192.010

（1）写出Na₂O₂和H₂O反应的化学方程式

 

（2）该试样中过氧化钠的质量分数为

 

（保留3位有效数字）
不必作第6次读数的原因是

 

方法二：测定上述样品（1.560g）中Na₂O₂质量分数的另一种方案，其操作流程如下：

（3）操作Ⅱ的名称是

 

（4）需直接测定的物理量是

 

（5）测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯、还需要

 

、

 

（固定、夹持仪器除外）
（6）在转移溶液时，如溶液转移不完全，则Na₂O₂质量分数的测定结果

 

（填偏大、偏小或不变）．
方法三：请从下图中选用适当仪器测定混合物中Na₂O₂的质量分数，要求操作简单．除待测试样外，限选试剂：CaCO₃固体，6mol/L盐酸和蒸馏水

（7）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）

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,钠的重要化合物

专题：实验探究和数据处理题,几种重要的金属及其化合物

分析：方法一、（1）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠与氧气；
（2）计算过氧化钠质量分数时，应用过氧化钠完全反应的数据，根据称量的锥形瓶+水+试样总质量变化计算生成氧气的质量，根据氧气的质量计算过氧化钠的质量；
由表中数据可知，第4、5次读数相等，锥形瓶内质量已达到恒重；
方法二、（3）由流程图可知，操作Ⅱ是从溶液中获得氯化钠晶体，应采取蒸发结晶；
（4）最终蒸发冷却结晶得到晶体为氯化钠，故应测定NaCl的质量；
（5）在烧杯内用盐酸溶解样品，并用玻璃棒搅拌，在蒸发皿中加热蒸发结晶，并用玻璃棒搅拌，用天平称量氯化钠的质量；
（6）转移溶液时，如溶液转移不完全，烧杯内壁放出少量氯化钠，测定氯化钠的质量偏小，样品中钠元素的质量分数偏低，故Na₂O₂质量分数偏大；
方法三、（7）氧化钠和过氧化钠均能和水反应；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；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．

解答： 解：方法一、（1）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠与氧气，反应方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）计算过氧化钠质量分数时，应用过氧化钠完全反应的数据，根据称量的锥形瓶+水+试样总质量变化计算生成氧气的质量，根据氧气的质量计算过氧化钠的质量，试样质量、锥形瓶加水的质量为190.720g，试样质量为1.560g，称量至恒重质量为192.010g，反应反应生成氧气质量=192.280g-192.010g=0.27g，
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
2×78             32
m                 0.270g
计算得到过氧化钠质量m=

2×78×0.270

32

g=0.4725g；
过氧化钠质量分数=

0.4725g

1.560g

×100%=30.3%；
由表中数据可知，第4、5次读数相等，锥形瓶内质量已达到恒重，不需要作第6次读数，
故答案为：30.3%；第4、5次读数相等，锥形瓶内质量已达到恒重；
方法二、（3）由流程图可知，操作Ⅱ是从溶液中获得氯化钠晶体，应采取蒸发结晶，故答案为：蒸发；
（4）最终蒸发冷却结晶得到晶体为氯化钠，故应测定NaCl的质量，故答案为：NaCl的质量；
（5）在烧杯内用盐酸溶解样品，并用玻璃棒搅拌，在蒸发皿中加热蒸发结晶，并用玻璃棒搅拌，用天平称量氯化钠的质量，故答案为：烧杯；玻璃棒；
（6）转移溶液时，如溶液转移不完全，烧杯内壁放出少量氯化钠，测定氯化钠的质量偏小，样品中钠元素的质量分数偏低，由于过氧化钠中钠元素的质量分数小于氧化钠中钠元素质量分数，故Na₂O₂质量分数偏大，
故答案为：偏大；
 方法三、（7）氧化钠和过氧化钠均能和水反应，方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；Na₂O+H₂O=2NaOH，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体的体积，进而确定过氧化钠的量及其百分含量，故可选择的装置为⑤②①④即可，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）（A）（B）接（F）；
故答案为：（G）接（D）（C）（A）（B）接（F）．

点评：本题考查物质含量测定、对实验方案的理解、物质分离提纯、误差分析等，主要考查实验基本技能与操作与测定原理，难度中等，是对学生综合能力的考查，难度中等．