Question

某同学设计了如下方案，来测定过氧化钠的样品的纯度（杂质不参加反应，条件为标准状况）．
实验原理：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
通过测定生成的氧气的体积，经计算可确定样品过氧化钠的质量．
实验步骤：
①称取过氧化钠固体2.00g；
②把这些过氧化钠放入气密性良好的气体发生装置中；
③向过氧化钠中滴入水，用量筒排水集气，量筒内液
面在110mL处恰与水槽内液面相平；
④作为反应器的烧瓶中有54.0mL液体；
⑤将烧瓶内的液体转移到250mL的容量瓶内，并加水定容．
请回答下列问题：
（1）有1 000mL、500mL、250mL的量筒备用，则应选用

 

mL的量筒，理由是

 

．
（2）生成气体体积是

 

mL，为保证生成气体体积的准确性读取量筒刻度时应注意的问题是

 

．
（3）据研究，与上述反应同时发生的反应还有：Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂，H₂O₂的生成会使测定结果

 

（偏高或偏小）．
（4）为校正实验结果，该学生补做了如下实验：用移液管移取20.00mL容量瓶中的液体，放入锥形瓶中，用0.0100mol/L的KMnO₄溶液去测定，至溶液中刚好出现浅浅的紫红色，停止滴定，用去了24.00mLKMnO₄溶液．反应式：2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂↑+8H₂O，该实验应选用

 

式滴定管．
（5）通过以上数据计算，该过氧化钠的纯度为

 

．
（6）如何避免因为生成H₂O₂造成的误差？

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据测量的体积选择，选择尽可能接近最大量程的量筒；
（2）根据生成气体体积=用量气装置测得气体体积-锥形瓶中液体体积；根据量气装置测得气体体积的要求；
（3）根据产生的气体偏少；因促使H₂O₂分解；
（4）酸高锰酸钾溶液具有强氧化性，腐蚀橡皮管；
（5）先根据气体的体积利用化学方程式2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂计算出Na₂O₂的物质的量，再根据化学方程式2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂+8H₂O计算出产生的H₂O₂，利用反应Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂02计算出生成H₂0₂的Na₂O₂，最后求出n（Na₂O₂总），从而求出质量分数；
（6）根据过氧化氢的性质分析，加催化剂使其分解．

解答： 解：（1）若2g为纯净Na₂O₂，设能生成VL气体
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
2×78g/L          22.4L/mol
2g                 V
则V=

22.4L/mol×2g

2×78g/mol

=0.287L=287ml
那么2gNa₂O₂最多可以生成的O₂体积为287ml
所以应该选用大于287ml的最小的量筒，也就是500ml的量筒，
故答案为：500；2gNa₂O₂反应生成的O₂体积为287ml，所测量体积尽可能接近仪器的最大量程；
（2）滴入烧瓶的液体会把原来装置中的空气排入量气装置中，进入量气装置的空气的体积等于进入烧瓶的液体的体积，所以量气装置中O₂的体积=用量气装置测得气体体积-锥形瓶中液体体积，所以生成气体体积为110-54=56mL；为保证测定气体体积的准确性，读取量筒刻度时要移动量筒，使量筒内外液面持平；
故答案为：56；使量筒内外液面持平；
（3）同时发生的反应还有：Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂，因产生的气体偏少，计算出的Na₂O₂也偏少，所以会使测定结果偏低，
故答案为：偏低；
（4）酸高锰酸钾溶液具有强氧化性，腐蚀碱式滴定管中的橡皮管，所以用酸式滴定管，
故答案为：酸式滴定管；
（5）生成O₂为56mL，则n（O₂）=

0.056L

22.4L/mol

=0.0025mol，
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂
2                 l
n_l（Na₂O₂）    0.0025mol
则n₁（Na₂O₂）=0.005mol，
2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂+8H₂O，Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂O₂
得关系式：2KmnO₄～～～～～～～5H₂O₂ ～～～～～5Na₂O₂
           2                                  5
0.02400L×0.010mol/L×

250ml

20ml

                n₂（Na₂O₂）
解得：n₂（Na₂O₂）=0.02400L×0.010mol/L×

250ml

20ml

×

5

2

=0.0075mol
n（Na₂O₂总）=0.0075mol+0.005mol=0.0125mol
Na₂O₂%（纯度）=

0.0125mol×78g/mol

2g

×100%=48.75%；
答：过氧化钠的纯度为48.75%；
（6）因为反应生成H₂O₂使生成的氧气偏少，加二氧化锰能促使H₂O₂分解生成氧气，才能减少误差，所以事先在锥形瓶中加一些MnO₂使H₂O₂分解，
故答案为：在过氧化钠与水反应之前加少量的二氧化锰．

点评：本题考查了物质含量的测定，结合实验考查了过氧化钠与水反应的性质，题目难度中等，侧重于考查学生分析问题、解决问题的能力、实验探究能力和数据处理能力．