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Na2O2与水的反应实际是Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2,反应放热,反应放出的热量使部分H2O2受热分解:2H2O2═2H2O+O2↑.为了测定某过氧化钠固体的纯度,今做如下实验:
①称取过氧化钠固体2.00g;
②把这些过氧化钠固体放入气密性良好的气体发生装置中;
③向过氧化钠中滴加水,用某一量筒排水集气,量筒内液面在110mL处恰好与水槽内液面相平;
④将烧瓶中的液体转移到250mL的容量瓶中,然后加入蒸馏水,定容,使液面恰好与刻度相切;
⑤用移液管移取25.00mL容量瓶中的液体,放入锥形瓶中,用过量的稀硫酸酸化,然后用0.01mol/L的KMnO4溶液去滴定,至终点时用去了24.20mLKMnO4溶液(此时锰全部以Mn2+存在)
(1)有500mL、250mL、150mL的量筒备用,应选用量程为
 
的量筒,理由是
 
;
(2)有酸式和碱式两种滴定管备用,该实验应选用
 
,理由是
 
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(3)在步骤③测量气体体积时,必须待试管和量筒内的气体都冷却到室温时进行,应选用右图装置中
 
,理由是
 
;此时量筒内的液面高于水槽中液面,立即读数会使Na2O2的纯度
 
(填“偏高”“偏低”或“不变”);应进行的操作是
 
;
(4)在步骤⑤中滴定达到终点时,溶液的颜色变化是
 
;
(5)该过氧化钠的纯度为
 
(实验中得到的气体体积均看作为标准状况下).
分析:(1)用量筒量取液体时应选择体积接近的量筒,以减少误差;
(2)酸性和强氧化性的物质应选择酸式滴定管;
(3)排水法侧气体体积时,量筒内的液面要和水槽中液面相平,所得结果是常温常压下的气体体积;
(4)高锰酸钾具有氧化性,双氧水具有还原性,二者可以发生氧化还反应,高锰酸钾具有紫色;
(5)根据氧气的量求分解掉双氧水,再根据H2O2与MnO4-反应求双氧水的总量,根据Na2O2与水反应求出此样品中Na2O2的纯度,过氧化钠的纯度=
m(Na2O2)
m(混合物)
×100%;
解答:解:(1)量筒的量程越小,产生的误差越小,所以用量筒时应选择体积接近的量筒,以减少误差,收集110mL气体应选择150mL的量筒,
故答案为:150mL;气体体积为110mL,量筒的量程越小,产生的误差越小;
(2)高锰酸钾是强氧化性的物质,能腐蚀碱式滴定管的乳胶管,所以应选择酸式滴定管,
故答案为:酸式滴定管;酸性KMnO4具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管的乳胶管;
(3)气体冷却时发生倒吸现象,装置B能防止倒吸,所以在步骤③测量气体体积时,选用B装置;必须待烧瓶和量筒内的气体都冷却到室温时进行,此时量筒内的液面高于水槽中液面,立即读数由于量筒中气体压强小于外界大气压,会使收集到的气体体积偏高,Na2O2纯度偏高,应慢慢把量筒往下移,使量筒中液面恰好与水槽中液面相平,
故答案为:B,防止气体冷却时发生倒吸现象;偏高;应慢慢把量筒往下移,使量筒中液面恰好与水槽中液面相平;
(4)高锰酸钾具有氧化性,双氧水具有还原性,二者可以发生氧化还反应,即2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O,高锰酸钾具有紫色,不需要指示剂来判断滴定终点,当溶液刚好出现浅紫红色,并在半分钟内不褪色,表明达到滴定终点,
故答案为:溶液刚好出现浅紫红色,并在半分钟内不褪色;
(5)双氧水分解掉的量,据2H2O2═2H2O+O2↑,当生成110mL氧气时,分解掉双氧水
0.110L
22.4L/mol
×2≈0.01(mol),根据反应2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O求的剩余双氧水的量
5×24.20×0.01×10-3×10
2
mol≈0.006mol,所以双氧水的总量=0.01mol+0.006mol=0.016mol,根据反应Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2,可知过氧化钠的量为0.0016mol,纯度=
0.0016mol×78g/mol
2.0g
×100%
=62.4%,
故答案为:62.4%
点评:本题考查探究过氧化钠固体的纯度实验,涉及反应原理、现象、用途等相关知识点,知识面很广,探究问题较多,侧重综合考查学生分析和解决问题的能力,题目难度中等.
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