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，装置C的作用是干燥CO₂，装置E装的试剂是NaOH溶液．
（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，则过氧化钠作潜水艇供氧剂的化学反应方程为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）设计并完成a g过氧化钠样品（已知所含杂质与酸碱均不反应）的纯度测定：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入另一份水来进行配制．取出配制的溶液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，计算出所用盐酸的体积平均值为VmL．
①过氧化钠样品的纯度测定步骤中，趁热加入样品溶解，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原过氧化钠样品的纯度是$\frac{3.9cV}{a}$%．

Answer 1

分析 实验装置可知，本实验首先由CaCO₃和盐酸反应生成CO₂，产生气体通过饱和NaHCO₃溶液，以除去CO₂气体中混入的HCl，然后通过氯化钙固体进行干燥，再通过过氧化钠，过氧化钠与CO₂反应，产生O₂，再氢氧化钠吸收氧气未反应的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，过氧化钠样品的纯度测定，是利用过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，再用盐酸滴定氢氧化钠，根据盐酸的量可以计算出原样品中过氧化钠的量，在实验过程中由于过氧化钠与水反应有过氧化氢生成，所以要用热水使过氧化氢分解，以减少对指示剂的影响，据此答题．

解答 解：实验装置可知，本实验首先由CaCO₃和盐酸反应生成CO₂，产生气体通过饱和NaHCO₃溶液，以除去CO₂气体中混入的HCl，然后通过氯化钙固体进行干燥，再通过过氧化钠，过氧化钠与CO₂反应，产生O₂，再氢氧化钠吸收氧气未反应的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，过氧化钠样品的纯度测定，是利用过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，再用盐酸滴定氢氧化钠，根据盐酸的量可以计算出原样品中过氧化钠的量，在实验过程中由于过氧化钠与水反应有过氧化氢生成，所以要用热水使过氧化氢分解，以减少对指示剂的影响，
（1）A是实验室制取CO₂的装置，用碳酸钙与盐酸反应，反应的离子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，根据上面的分析可知，装置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，装置C的作用是干燥CO₂，装置E装的试剂是 NaOH溶液，
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；除去CO₂中混有的HCl；干燥CO₂；NaOH溶液；
（2）过氧化钠作潜水艇供氧剂的化学反应方程为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）①过氧化钠样品的纯度测定步骤中，趁热加入样品溶解，因为沸水能使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，
故答案为：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根据题意，滴定中消耗的盐酸的物质的量为cV×10^-3 mol，即溶液中氢氧化钠的物质的量为cV×10^-3 mol，根据钠元素守恒可知，原样品中过氧化钠样质量为$\frac{1}{2}×$cV×10^-3 mol×78g/mol=39cV×10^-3 g，所以样品的纯度是$\frac{39cV×10{\;}^{-3}g}{ag}$×100%=$\frac{3.9cV}{a}$%，
故答案为：$\frac{3.9cV}{a}$%．

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．