Question

为测定保存在干燥环境中已部分变质的过氧化钠样品（只有一种杂质）的纯度，设计了如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，按图安装好仪器，打开漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中．
请填空：
（1）Q内发生反应的方程式

 

．
（2）为测出反应时生成气体的总体积，滴稀硫酸前必须关闭

 

（填“K₁”、“K₂”或“K₃”，下同），打开

 

．
（3）当上述反应停止时，将K₁、K₂、K₃处于关闭状态，然后先打开K₂，再缓缓打开K₁，这时可观察到的现象是

 

．
（4）b中装的固体试剂是

 

，为何要缓缓打开K₁？

 

．
（5）实验结束时，量筒Ⅰ中有xmL水，量筒Ⅱ中收集ymL气体，则过氧化钠的纯度是

 

（上述体积均已折算成标准状况）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：本题测定原理是：稀硫酸和过氧化钠反应、变质后生成的碳酸钠和稀硫酸反应，利用左边装置收集反应生成的总体积，利用右边装置收集反应生成氧气的体积，根据反应方程式计算过氧化钠的纯度．
（1）变质的过氧化钠中含有碳酸钠，加入酸后Q内发生反应：2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂；
（2）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积；
（3）反应停止，打开K₂，再缓缓打开K₁，广口瓶内外相通，气球Q慢慢缩小；
（4）混合气体通过碱石灰吸收CO₂，最后量筒Ⅱ中收集的是O₂；
（5）根据化学方程式计算出碳酸钠、过氧化钠的质量并过氧化钠的纯度．

解答： 解：（1）变质的过氧化钠中含有碳酸钠，加入酸后Q内发生反应：2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案为：2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积，所以滴稀H₂SO₄前必须关闭K₁、K₂打开K₃，
故答案为：K₁、K₂；K₃； 
（3）反应停止，打开K₂，再缓缓打开K₁，广口瓶内外相通，气球Q慢慢缩小，故答案为：气球Q慢慢缩小；
（4）混合气体通过b装置，把二氧化碳吸收，故B装置内装有碱石灰吸收CO₂，为保证吸收完全，要要缓缓打开K₁，最后量筒Ⅱ中收集的是O₂，故答案为：碱石灰；控制气体流速，使CO₂充分吸收；
（5）量筒Ⅰ中有xmL水，即收集气体总体积为xmL，量筒Ⅱ中收集ymL气体为氧气，xmL-ymL为二氧化碳的体积，
2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；       Na₂CO₃ +H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
 2mol                    22.4L          1mol                   22.4L
n（ Na₂O₂）                yy×10-3L      n（Na₂CO₃ ）              （x-y）×10-3L
则过氧化钠的质量为：m（ Na₂O₂）=

2mol×y×10-3L

22.4L

×78g/mol，碳酸钠的质量为：m（Na₂CO₃ ）=

1mol×(x-y)×10-3L

22.4L

×106g/mol，
所以过氧化钠的纯度：

m(Na2O2)

m(Na2O2)+m(Na2CO3)

×100%=

78y

53x+25y

×100%，故答案为：

78y

53x+25y

×100%．

点评：本题考查混合物含量的测定，题目难度较大，本题要搞清量筒Ⅰ、Ⅱ的作用，根据反应的化学方程式计算即可解答．