Question

2．现有一定量含有Na₂O杂质的Na₂O₂试样，用如图所示的实验装置测定Na₂O₂试样的纯度．（可供选用的试剂只有CaCO₃固体、3mol•L^-1盐酸、3mol•L^-1硫酸和蒸馏水）
回答下列问题：

（1）装置A中液体试剂选用6mol/L盐酸，理由是A的目的是制取CO₂，硫酸与CaCO₃固体反应生成CaSO₄微溶于水，会覆盖在CaCO₃固体表面，使反应不能持续．
（2）装置B的作用是除去气体中的HCl，装置B中发生反应的离子方程式HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑．
（3）装置E中碱石灰的作用是吸收装置D中反应剩余的CO₂、防止水蒸气进入D中．
（4）装置D中发生反应的化学方程式是2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、Na₂O+CO₂=Na₂CO₃．
（5）读取G中液体体积时，为了保证结果的准确性，读数时视线要与凹液面最低点相平，还需注意待气体温度恢复到常温和上下移动量筒，使量筒中液面和广口瓶中液面相平．
（6）若开始时测得样品的质量为4.0g，反应结束后测得气体体积为448mL（标准状况），则Na₂O₂试样的纯度为78%．

Answer 1

分析 先在装置F中进入适量水，关闭A中分液漏斗的阀门，对装置A中的试管加热，根据F中长导管液面变化判断装置的气密性，装置A是碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，通过饱和碳酸氢钠溶液吸收二氧化碳中的氯化氢气体，通过C中浓硫酸吸收水蒸气干燥气体，通过装置D，二氧化碳和过氧化钠、氧化钠反应，生成的气体氧气通过E干燥后用FG排液量气测定气体氧气的体积，来计算样品中过氧化钠的纯度，
（1）根据实验原理装置A采用的是碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，根据碳酸钙和硫酸反应的情况来回答；
（2）B中饱和的碳酸氢钠溶液可以吸收HCl，但是不吸收二氧化碳；
（3）E中碱石灰可以吸收二氧化碳；
（4）根据氧化钠和过氧化钠的性质来回答，过氧化钠和氧化钠都和二氧化碳发生反应；
（5）应在常温下读数，且保持液面水平相切；
（6）根据氧气的量和过氧化钠量的关系来获得过氧化钠质量，进而计算过氧化钠的纯度．

解答 解：（1）装置A是碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙是微溶于水的，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能持续，所以用盐酸而不用硫酸来反应，
故答案为：6mol/L盐酸；A的目的是制取CO₂，硫酸与CaCO₃固体反应生成CaSO₄微溶于水，会覆盖在CaCO₃固体表面，使反应不能持续；
（2）B中饱和的碳酸氢钠溶液可以吸收HCl，但是不吸收二氧化碳，碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，可以用饱和碳酸氢钠来除去；浓硫酸具有吸水性，可以将二氧化碳干燥，B中反应的离子方程式为：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案为：除去气体中的HCl；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（3）装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止水蒸气进入D中，防止对氧气的体积测量造成干扰；
故答案为：吸收装置D中反应剩余的CO₂、防止水蒸气进入D中；
（4）装置D中氧化钠和过氧化钠和二氧化碳反应的原理方程式分别为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，Na₂O+CO₂=Na₂CO₃，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、Na₂O+CO₂=Na₂CO₃；
（5）实验结束时，为保证结果的可靠性，在测量筒中水的体积时，为减小实验误差，可待气体温度恢复到常温，上下移动量筒，使量筒中液面和广口瓶中液面相平，读数时平时量筒，使视线与量筒中液面凹液面最低处保持水平，
故答案为：待气体温度恢复到常温；上下移动量筒，使量筒中液面和广口瓶中液面相平或读数时平时量筒；
（6）根据反应2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，反应结束后测得气体体积为224mL（标准状况），即生成的氧气的量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，过氧化钠的物质的量为0.02mol，过氧化钠的纯度=$\frac{0.02mol×78g/mol}{2.0g}$×100%=78%，
故答案为：78%．

点评 本题考查学生过氧化钠的化学性质知识，通过实验方式考查增加了难度，综合性较强．注意硫酸钙的微溶性，主要从反应原理和装置特点分析，题目难度中等．