题目内容

8．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作供氧剂，某课外活动小组设计了如图1实验装置，以证明过氧化钠可作供氧剂．装置A、B、C中盛装的试剂，可供选择的为：饱和NaHCO3溶液、CaCO3固体、NaOH溶液、1.95g Na2O2固体．据下述装置回答问题：

（1）A中发生反应的离子方程式为CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O．
（2）B瓶的作用是吸收CO2中混有的HCl，反应的离子方程式HCO3-+H+═CO2↑+H2O．
（3）若D中的石灰水出现出现轻微白色浑浊，请说明原因：C中有部分CO2未参加反应，流入D中生成沉淀．
（4）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL，又知氧气的密度为1.43g/L，当装置的气密性良好的情况下，实际收集到的氧气体积比理论计算值小（答大或小），相差约30mL（取整数值，所用数据均在标准状况下测定），这是由于Na2O2未CO2反应完全．
（5）为了使装置D部分更安全、合理，可将装置D改为下列乙装置（用图2甲、乙、丙回答）
（6）实验完毕，欲测定C中固体混合物含Na2CO3的质量分数，实验步骤如下，完成以下实验步骤中的空白．
若称取a g C中固体溶于一定量的水中，加入足量BaCl2溶液；过滤；洗涤；干燥；称量得b g固体，则Na2CO3的质量分数为$\frac{106b}{197a}$．

分析 由实验装置可知，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，然后过氧化钠与CO2和水气反应，产生O2，用排饱和石灰水法收集O2，注意收集氧气时，应防止倒吸，
（1）A为由CaCO3和盐酸反应生成CO2； 
（2）B为饱和碳酸氢钠溶液，可用于除去氯化氢；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（4）1.95g过氧化钠完全反应生成氧气的体积为v．结合反应的关系式2Na2O2～O2计算，实际气体气体偏小，原因为Na2O2未CO2反应完全；
（5）D装置容易产生倒吸现象，饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，乙试管中进气管较长，二氧化碳能充分和饱和石灰水反应，丙试管中进气管较短，导致二氧化碳和饱和石灰水反应不充分，且随着气体的进入，试管中的液体被排到水槽中；
（6）C中固体为过氧化钠，用于吸收二氧化碳生成碳酸钠，反应后加入氯化钡生成碳酸钡沉淀，经过滤、洗涤、干燥后得到沉淀为b g，根据碳酸钡的质量可计算碳酸钠的质量，进而计算质量分数．

解答 解：由实验装置可知，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，然后过氧化钠与CO2和水气反应，产生O2，用排饱和石灰水法收集O2，注意收集氧气时，应防止倒吸，
（1）A为由CaCO3和盐酸反应生成CO2，反应的离子方程式为CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，故答案为：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O； 
（2）B为饱和碳酸氢钠溶液，产生气体通过饱和NaHCO3溶液，以除去CO2气体中混入的HCl，方程式为HCO3-+H +═CO2↑+H2O，
故答案为：吸收CO2中混有的HCl； HCO3-+H +═CO2↑+H2O；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若D中石灰水出现轻微白色浑浊，说明未反应的二氧化碳与石灰水反应所致，
故答案为：C中有部分CO2未参加反应，流入D中生成沉淀；
（4）1.95g过氧化钠完全反应生成氧气的体积为v．
2Na2O2～～～～O2；
2mol       22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$     V
V=0.28L=280mL＞250mL，所以实际收集到的氧气体积比理论计算值小，280mL-250mL=30mL；
原因是Na2O2可能含有其它杂质；D装置可能有氧气未被排出，
故答案为：小；30；Na2O2未CO2反应完全；
（5）D装置容易产生倒吸现象，所以不安全、不合理，所以需要改进；饱和石灰水能和二氧化碳反应，所以饱和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集较纯净的氧气，乙试管中进气管较长，二氧化碳能充分和饱和石灰水反应，丙试管中进气管较短，导致二氧化碳和饱和石灰水反应不充分，且随着气体的进入，试管中的液体被排到水槽中，故选乙．
故答案为：乙；
（6）C中固体为过氧化钠，用于吸收二氧化碳生成碳酸钠，反应后加入氯化钡生成碳酸钡沉淀，经过滤、洗涤、干燥后得到沉淀为b g，则可知n（Na2CO3）=n（BaCO3）=$\frac{b}{197}$mol，则m（Na2CO3）=$\frac{106b}{197}$g，
所以质量分数为$\frac{106b}{197a}$，
故答案为：洗涤；干燥；$\frac{106b}{197a}$．

点评 本题以钠的化合物为载体综合考查学生的分析能力和实验能力，为高频考点，注意把握实验的原理和注意事项，结合物质的性质把握实验，难度中等．

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