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.
【实验资料】
①四硫化钠(Na
2S
4)的相对分子质量为
174
174
,其中硫元素的质量分数为
73.6%
73.6%
(结果精确到0.1%).
②四硫化钠受热时,会与空气中的水蒸气反应,生成少量有毒气体硫化氢.
③NaOH溶液呈碱性,可吸收硫化氢、二氧化碳、二氧化硫等酸性气体④硫代硫酸钠(Na
2S
2O
3)可溶于水,常温下与NaOH溶液不反应.
【实验过程】
①取碳酸钠、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+X
2Na
2S
4+2Na
2S
2O
3+4CO
2,X 的化学式为
O2
O2
,蘸有浓NaOH 溶液的棉花的作用是
吸收二氧化碳和Na2S4受热产生的有毒气体硫化氢
吸收二氧化碳和Na2S4受热产生的有毒气体硫化氢
.
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所求),取下橡胶塞,观察到
有淡黄色固体产生,试管内液面上升
有淡黄色固体产生,试管内液面上升
,塞紧橡胶塞.将试管取出,倒过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h
2,理论上h
1:h
2=
5:4
5:4
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 |
11.2 |
11.4 |
11.6 |
h2/cm |
8.9 |
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%
20.5%
(结果精确到0.1%).
【反思与评价】(1)若实验过程②中,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,请说明有何影响,并阐述理由:
若未放置一段时间,结果将偏小;因为第一步反应消耗了试管空气中的氧气,若不静置第二步反应中氧气含量偏低,测量结果偏小
若未放置一段时间,结果将偏小;因为第一步反应消耗了试管空气中的氧气,若不静置第二步反应中氧气含量偏低,测量结果偏小
.
(2)若要保证实验的效果,至少需要生成四硫化钠(Na
2S
4)0.174g,则理论上实验时至少取碳酸钠粉末
0.212
0.212
克?写出计算过程.