Question

15．某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理（过氧化钠与潮湿二氧化碳反应），设计用下列仪器来制取氧气并测量氧气的体积．

图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成的，它们用橡皮管连通，并装入适量水，甲管有刻度（0mL-250mL），供量气用；乙管可上下移动，以调节液面高低．
实验室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：
（1）上述装置的连接顺序是（填各接口的编号，其中连接胶管及夹持装置均省略）：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可换位）．
（2）装置C中放入的反应物是大理石和盐酸．
（3）装置A的作用是吸收混在O₂中未反应的CO₂．装置B的作用是吸收CO₂中混有的HC1．
（4）为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数，求其差值的过程中，应注意ace（填写字母编号）．
a、视线与凹液面最低处相平
b、等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数
c、读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平
d、读数时不一定使甲、乙两管液面相平
e、恢复到室温
（5）测得气体折合为标准状况下体积为224mL．反应后观察到D中固体全部为白色，小心全部刮下D中固体，并将其溶于水．测得溶液呈强碱性，加入足量的BaCl₂溶液，将溶液过滤，并将沉淀洗涤、烘干，称重得3.546g，则D中固体样品中所含成分（填写化学式）和物质的量分别为：Na₂CO₃、0.018mol和NaOH、0.004mol．

Answer 1

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，
（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，据此分析装置连接顺序；
（2）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；
（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，通过氢氧化钠溶液吸收混在氧气中的二氧化碳气体；
（4）排水量器操作注意：①读数时要调节E中甲乙的液面使其同一高度；②读数时视线要与凹液面最低处相平，③恢复到室温；
（5）测得气体折合为标准状况下体积为224mL为生成的氧气体积，反应后观察到D中固体全部为白色，小心全部刮下D中固体，并将其溶于水．测得溶液呈强碱性，加入足量的BaCl₂溶液，将溶液过滤，并将沉淀洗涤、烘干，称重得3.546g，沉淀为BaCO₃，依据碳元素守恒得到二氧化碳、碳酸钠物质的量，化学方程式定量关系计算得到二氧化碳生成氧气物质的量，生成的氧气除二氧化碳和过氧化钠反应生成，气体中的水蒸气和过氧化钠也会生成氧气，D中固体样品中所含成分应为氢氧化钠和碳酸钠，结合化学方程式定量关系计算．

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（⑥、⑦可换位），故答案为：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可换位）；
（2）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，可在C中加止水夹，可控制反应的进行，
故答案为：大理石；盐酸；
（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；吸收中混有的HCl；
（4）为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数．求其差值的过程中，应注意：①读数时要调节E中甲乙的液面使其同一高度；②读数时视线要与凹液面最低处相平，③恢复到室温，
故答案为：a、c、e．
（5）测得气体折合为标准状况下体积为224mL为生成的氧气体积，n（O2）=$\frac{0.224l}{22.4L/mol}$=0.01mol，反应后观察到D中固体全部为白色，小心全部刮下D中固体，并将其溶于水．测得溶液呈强碱性，加入足量的BaCl₂溶液，将溶液过滤，并将沉淀洗涤、烘干，称重得3.546g，沉淀为BaCO₃，物质的量n（BaCO₃）=$\frac{3.546g}{197g/mol}$=0.018mol，依据碳元素守恒得到二氧化碳、碳酸钠物质的量为0.018mol，化学方程式定量关系计算得到二氧化碳生成氧气物质的量，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，生成的氧气物质的量为0.009mol，除二氧化碳和过氧化钠反应生成，气体中的水蒸气和过氧化钠也会生成氧气物质的量=0.01mol-0.009mol=0.001mol，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，则生成氢氧化钠物质的量为0.004mol，D中固体样品中所含成分应为氢氧化钠和碳酸钠，物质的量分别为0.004mol，0.018mol，
故答案为：Na₂CO₃；0.018mol；NaOH；0.004mol．

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，化学反应和定量关系的计算，注重基础知识的积累．