Question

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：2 Na₂S₄ + O₂ + 2H₂O = 8S↓+ 4 NaOH。

【实验资料】

①四硫化钠（Na₂S₄）的相对分子质量为         ，其中硫元素的质量分数为        （结果精确到0.1%）。

②四硫化钠受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量有毒气体硫化氢。

③NaOH溶液呈碱性，可吸收硫化氢、二氧化碳、二氧化硫等酸性气体

④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取碳酸钠、 硫粉混合后置于试管中，加热（如图1所示，夹持装置已略去），制得Na₂S₄，反应为4Na₂CO₃ + 12S + X 2 Na₂S₄+ 2 Na₂S₂O₃ + 4CO₂，X 的化学式为       ，蘸有浓NaOH 溶液的棉花的作用是                                                   。

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所求），取下橡胶塞，观察到                            

                                                          ，塞紧橡胶塞。将试管取出，倒过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h2，理论上h1:h2＝         

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	11.2	11.4	11.6
h2/cm	8.9	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       （结果精确到0.1%）。

【反思与评价】(1)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：                               。（2分）

 （2）若要保证实验的效果，至少需要生成四硫化钠（Na₂S₄）0.174g ,则理论上实验时至少取碳酸钠粉末           克？

写出计算过程（2分）

Answer 1

【 实验资料】  174；  73.6%

【 实验过程】  O₂  ；吸收二氧化碳和Na₂S₄受热产生的有毒气体硫化氢 

MnO2

有淡黄色固体产生，试管内液面上升；    5 ：4

【 解释与结论】 20.5%

【反思与评价】

（1）若未放置一段时间，结果将偏小；因为第一步反应消耗了试管空气中的氧气，若不静置第二步反应中氧气含量偏低，测量结果偏小。

（2）解：设需要碳酸钠的质量为x

4Na₂CO₃ + 12S + X 2 Na₂S₄+ 2 Na₂S₂O₃ + 4CO₂

424                     348                       1分

  x                     0.174g 

                                     1分

x=0.212g                                         1分