Question

某学生课外活动小组模拟呼吸面具中的反应原理设计用如图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积．图中量气装置E由甲乙两根玻璃管组成，它们由橡皮管连通，并装入适量水．甲管有刻度（0～50mL）供量气用，乙管可上下移动调节液面高低．
实验可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水．
试回答：

实验仪器
（1）图中各装置接口连接顺序是⑤→③→④→

 

→

 

→

 

→

 

→⑧（填各接口的编号，其中连接胶管及夹持装置均省略）．
（2）写出装置D中发生反应的化学方程式（可能多个反应，任写一个即可）

 

．
（3）装置A的作用是

 

，装置B的作用是

 

．
（4）当反应中生成1molO₂时，转移电子的物质的量为

 

，消耗Na₂O₂的质量为

 

．

Answer 1

考点：排气量气装置

专题：实验设计题

分析：题目要求利用过氧化钠与二氧化碳（潮湿）反应制取氧气，故首先需要制备二氧化碳．只有仪器C可以用来制取二氧化碳．制气原料应该采用大理石和盐酸，此法制得的二氧化碳中会含有少量氯化氢．须通过装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，以除去这些氯化氢．然后使净化后的二氧化碳通过过氧化钠来制取氧气，该仪器只能选用装置D．此反应属于气体与固体之间的反应，不易反应完全，为了除去生成的氧气中混有未反应的二氧化碳，可以使它们通过仪器A．在测量氧气体积时，为了使测量更为准确，要注意上下移动仪器E中的乙管，使甲、乙两管的液面相平，以使甲管中的气压与大气气压相等，同时视线应与甲管内凹液面最低处相平，以减少观察误差．最后根据方程式计算过氧化钠的物质的量．

解答： 解：（1）仪器C可以用来制取二氧化碳，连接③用来除去HCl，④连接⑥可使二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，然后连接②可除去未反应的二氧化碳，最后连接⑧测量气体的体积，所以顺序为⑤③④⑥⑦②①⑧，故答案为：⑥⑦②①；
（2）装置D中净化后的二氧化碳通过过氧化钠来制取氧气：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑；
（3）仪器C可以用来制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中会含有少量氯化氢，须通过装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，以除去这些氯化氢，净化后的二氧化碳通过过氧化钠来制取氧气，为了除去生成的氧气中混有未反应的二氧化碳，可以使它们通过仪器A，故答案为：吸收氧气中未反应的二氧化碳；吸收二氧化碳中混有的HCl；
（4）Na₂O₂中O元素化合价为-1价，在2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑的反应中，只有O元素的化合价发生变化，Na₂O₂既是氧化剂又是还原剂，如果反应生成1molO₂，由O元素化合价由-1价变化为0价可知，转移的电子的物质的量2mol．
设消耗Na₂O₂的质量为Xg
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，
156                 1
Xg                  1mol

156

X

=

1

1

X=156g，
故答案为：2mol；156g．

点评：本题考查过氧化钠与二氧化碳的反应，并考查气体的制备、除杂、量气等知识，题目难度中等，本题注意把握实验原理和操作方法，注重基础知识的积累．