Question

现有一定量含有NaOH杂质的Na₂O₂试样5.00g，分成等质量两份，用两种方法测定Na₂O₂试样的纯度．请填写下列空白：
（1）第一种方法：取第一份试样，从图1中选用适当的实验装置，设计一个实验以测定过氧化钠的纯度．

①若实验要求装置尽可能简单，应选用图1中的装置是（只要求写出图中装置的标号）    ．
②所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母；连接胶管略）．    ．
③若实验过程中共产生氧气140mL（已折算成标准状况），则试样中过氧化钠的纯度为    ．
（2）第二种方法：取第二份试样，配成250.00mL溶液，用0.255 0mol?L^-1的标准盐酸滴定．
①取上述所配溶液25.00mL于锥形瓶中，操作如图2所示（手持部分省略）：正确的操作是图    ，取溶液所用仪器的名称是    ．
②滴定操作平行实验的数据记录如下表：

	第一次滴定	第二次滴定	第三次滴定
消耗标准盐酸的体积（mL）	24.98	25.00	25.02

由表中数据计算样品中Na₂O₂纯度为    ．
（3）若上述两个实验中不存在重大的操作失误，测得的实验数据也是真实可靠的，但以上两种方法测得的Na₂O₂纯度数据误差较大．
①你认为上述两种方法中，哪种方法更为可靠    ？
②产生较大实验误差的原因最可能是    ．
③在题中所给出的仪器和药品范围内，如何用简单的方法加以改进，使实验误差大为减少，写出改进的方法    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）①、利用过氧化钠与水反应生成氧气，然后排水量气法测定氧气的体积，进而计算Na₂O₂试样的纯度；
②装置的组装顺序：固体混合物与水反应，用排水量气法测定氧气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，大气压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氧气的体积；
③根据反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，结合氧气的体积计算样品中过氧化钠的质量，进而计算过氧化钠的纯度；
（2）①图中所以的仪器是移液管，将移液管放入接受溶液的容器中，使出口尖端靠着容器内壁，容器稍倾斜，移液管则保持垂直，放开食指，使溶液沿容器内壁自然流下，待移液管内溶液流凈后，再等待15秒，取出移液管，留在管口的少量液体不要吹出；
②取三次的盐酸平均体积为消耗的盐酸体积，据此计算HCl的物质的量，令样品中氢氧化钠的物质的量为xmol，过氧化钠为ymol，根据二者质量之和与消耗HCl的物质的量列方程计算，进而计算样品中过氧化钠的纯度；
（3）①第一种方法过氧化钠和水反应一部分生成过氧化氢，使氧气不能全部逸出，误差较大；
②过氧化钠和水反应一部分生成过氧化氢，使氧气不能全部逸出，误差较大；
③使反应生成的过氧化氢分解生成氧气排出，可以在反应强加入二氧化锰做作催化剂．
解答：解：（1）①、利用过氧化钠与水反应生成氧气，然后排水量气法测定氧气的体积，进而计算Na₂O₂试样的纯度，故选择⑤①④，
故答案为：⑤①④；
②装置的组装顺序：固体混合物与水反应，吸收生成的氧气中的水蒸气，用排水量气法测定氧气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，大气压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氧气的体积，故连接顺序为：（G）接（A）（B）接（F），
故答案为：（G）接（A）（B）接（F）；
③产生氧气140mL，令过氧化钠的质量为mg，则：
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，
156g            22.4L
mg              0.14L
所以156g：mg=22.4L：0.14L
解得：m=0.975g
所以样品中过氧化钠的纯度为×100%=39%，
故答案为：39%；
（2）①图中所以的仪器是移液管，将移液管放入接受溶液的容器中，使出口尖端靠着容器内壁，容器稍倾斜，移液管则保持垂直，放开食指，使溶液沿容器内壁自然流下，待移液管内溶液流凈后，再等待片刻，取出移液管，留在管口的少量液体不要吹出，故D正确；
故答案为：D；移液管；
②消耗的盐酸体积为=25.00mL，根据反应NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知n（NaOH）=n（HCl）=0.02500L×0.2550mol?L^-1×=0.06375mol，令样品中氢氧化钠的物质的量为xmol，过氧化钠为ymol，根据二者质量之和与消耗HCl的物质的量有40x+78y=2.5，x+2y=0.06375，联立解得x=0.01375，y=0.025，所以过氧化钠的质量为0.025mol×78g/mol=1.95g，样品中过氧化钠的纯度为×100%=78%，
故答案为：78%；
（3）①第一种方法过氧化钠和水反应一部分生成过氧化氢，使氧气不能全部逸出，误差较大，故第二种方法更为可靠，故答案为：第二种方法；
②过氧化钠和水反应一部分生成过氧化氢，使氧气不能全部逸出，误差较大，
故答案为：过氧化钠和水反应一部分生成过氧化氢，使氧气不能全部逸出；
③可以在反应加入二氧化锰做作催化剂，使反应生成的过氧化氢分解生成氧气完全排出，
故答案为：反应前向过氧化钠中加入少量二氧化锰固体．
点评：本题考查学生对实验原理的理解、实验方案的设计、对操作的评价、仪器的使用，中和滴定、化学计算等，综合性较大，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．