17.四硫化钠(Na
2S
4)固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数,反应原理为:2Na
2S
4+O
2+2H
2O═8S↓+4NaOH.
【查阅资料】
①Na
2S
4受热时,会与空气中的水蒸气反应,生成少量有毒气体硫化氢(水溶液呈酸性,能与NaOH 溶液发生反应).
②硫代硫酸钠(Na
2S
2O
3)可溶于水,常温下与NaOH、Na
2CO
3不反应.
③二氧化碳能溶于水,且能与NaOH 溶液发生反应.
【实验过程】
①取0.5g 碳酸钠(过量)、0.2g 硫粉混合后置于试管中,加热(如图1 所示,夹持装置已略去),制得Na
2S
4,反应为:4Na
2CO
3+12S+O
2═2Na
2S
4+2Na
2S
2O
3+4CO
2.
其中蘸有浓NaOH 溶液的棉花的作用有AB(填序号).
A.吸收生成的二氧化碳气体
B.吸收生成的硫化氢,防止污染空气
C.防止空气中二氧化碳气体进入
②冷却后,取下棉花,放置一段时间,再向该试管中加入10mL水,迅速塞紧橡胶塞,充分振荡.测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h
1(如图2 所示).
③将该试管插入水中(如图3 所示),拔下橡胶塞,观察到试管内液面上升至液面高度不再改变,塞紧橡胶塞.将
试管取出,倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h
2.理论上h
2:h
1=4:5.
④按照①~③再重复实验2 次.3 次实验数据如下表所示.
| 第1次 | 第2次 | 第3次 |
h1/cm | 11.0 | 11.4 | 11.6 |
h2/cm | 8.7 | 9.1 | 9.2 |
【解释与结论】根据第1 次实验数据,计算空气中氧气的体积分数为20.5%(结果精确到0.1%).
【反思与评价】若实验过程②中,冷却后,取下棉花后,未放置一段时间即进行后续操
作,会影响测定结果.甲同学认为可能偏大,其理由是在制备Na
2S
4时,试管中有CO
2生成,残留的CO
2会溶解于水,被吸收,导致测定结果偏大;乙同学认为可能偏小,其理由是在制备Na
2S
4时消耗了试管中的O
2,残留了较多的N
2,同时生成的CO
2被浓氢氧化钠溶液吸收,放置时间较短,试管内不完全是空气,氧气浓度偏低,导致测定结果偏小.