Question

（2013?北京）四硫化钠（Na₂S₄）固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数，反应原理为：2Na₂S₄+O₂+2H₂O=8S↓+4NaOH．
【查阅资料】
①Na₂S₄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）．
②硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）可溶于水，常温下与NaOH溶液不反应．
【实验过程】
①取0.5g碳酸钠、0.2g硫粉混合后置于试管中，加入（如图1所示，夹持装置已略去），制得Na₂S₄，反应为：4Na₂CO₃+12S+X

△   .

2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，X的化学式为

O₂

，蘸有浓NaOH溶液的棉花的作用是

吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体

．

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h₁（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

水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一

，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h₂．理论上h₂：h₁=

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

20.9

%（结果精确到0.1%）．
【反思与评价】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：

试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异

．

Answer 1

分析：【实验过程】①根据化学反应前后原子的种类和数目不变、二氧化碳和NaOH溶液反应以及Na₂S₄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）进行解答；
③根据四硫化钠和氧气、水反应生成硫和氢氧化钠，会使得试管内压强变小以及空气中氧气约占空气体积的五分之一进行解答；
④【解释与结论】根据空气中氧气的体积分数=

h1-h2

h1

×100%进行解答；
【反思与评价】根据未放置一段时间会导致试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异进行解答．

解答：解：【实验过程】①根据化学反应前后原子的种类和数目不变和4Na₂CO₃+12S+X

△   .

2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，可知X的化学式为O₂；二氧化碳和NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，Na₂S₄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），所以蘸有浓NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体；故填：O₂；吸收生成的二氧化碳气体和有毒的硫化氢气体；
③四硫化钠和氧气、水反应生成硫和氢氧化钠，会使得试管内压强变小，将该试管插入水中（如图3所示），拔下橡胶塞，观察到水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一；空气中氧气约占空气体积的五分之一，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h₂．理论上h₂：h₁=4：5；故填：水进入试管内，进入水的体积约为试管内空气体积的五分之一；4：5；
④【解释与结论】空气中氧气的体积分数=

11.0-8.7

11.0

×100%=20.9%；故填：20.9；
【反思与评价】未放置一段时间会导致试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异．故填：试管内的空气成分与外边的空气成分可能有差异．

点评：本题考查了二氧化碳、碳酸钠的化学性质及有关测定空气中氧气的体积分数及注重考查学生的分析能力和基本计算能力．