Question

5．过碳酸钠（Na₂CO₄）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用．
已知：过碳酸钠与硫酸溶液反应的化学方程式如下：
Na₂CO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O₂+CO₂↑      2H₂O₂→2H₂O+O₂↑
为测定已变质的过碳酸钠（含碳酸钠）的纯度，设计如图所示的实验：Q为-具有良好的弹性的气球（不与反应物和生成物反应），称取一定量的样品和少量二氧化锰放于其中，按图安装好实验装置，打开分液漏斗的活塞，将稀H₂SO₄滴入气球中．
（1）Q内发生反应生成的气体为CO₂、O₂．在样品中加入少量二氧化锰的目的是使双氧水完全分解成氧气．导管a作用是平衡分液漏斗上、下的压强，使稀H₂SO₄顺利滴下．
（2）为测出反应时生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭K₁、K₂（填K₁、K₂或K₃，下同）．打开K₃．
（3）当上述反应停止，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气球Q慢慢缩小，左侧导管有气泡生成，b中装的碱石灰的作用是吸收二氧化碳，为何要缓缓打开K₁的理由是控制气体流速，使CO₂被充分吸收．
（4）实验结束时，量筒I中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到ymL气体（上述体积均已折算到标准状况），则过碳酸钠的纯度是$\frac{12200y}{53x-37y}$%
（5）某同学实验测得的过碳酸钠的纯度超过100%，你认为可能的原因是BC
A．气体滞留在Q和导气管中，未全部进入量筒Ⅱ
B．量筒Ⅱ读数时，量筒液面高于水槽液面
C．右侧量筒Ⅰ和储液集气瓶连接导管内的液体没有计入读数x
D．气体体积数值x、y没有扣除滴加的硫酸的体积．

Answer 1

分析 （1）根据复分解反应的条件和氧气的实验室制法可判断气体产物，实验时，为保证液体顺利流下，应平衡分液漏斗上、下的压强；
（2）利用进入量筒的水的体积等于气体的体积，关掉K₁、K₂，打开K₃后，可以保证反应生成的气体全部进入集气瓶，然后迫使液体进入量筒，这样进入量筒的水的体积更接近反应生成气体的体积；
（3）根据碱石灰的性质和压强的变化即可判断；
（4）根据化学方程式计算出碳酸钠的质量并计算碳酸钠和双氧水的物质的量；
（5）过碳酸钠的比例偏大，就是说氧气的质量偏大，量筒I测的是总的气体的体积，量筒Ⅱ测的是氧气的体积，氧气的高低决定过碳酸钠的纯度高低，以此进行分析．

解答 解：（1）碳酸钠和稀硫酸反应生成气体二氧化碳，双氧水和二氧化锰反应生成氧气，实验时，为保证液体顺利流下，应平衡分液漏斗上、下的压强，保证气体体积测量准确，
故答案为：CO₂、O₂；使双氧水完全分解成氧气；平衡分液漏斗上、下的压强，使稀H₂SO₄顺利滴下；
（2）根据量筒中水的体积就是化学反应生成的气体的体积，关掉K₁、K₂，打开K₃后，可以保证反应生成的气体全部进入集气瓶，然后迫使液体进入量筒，这样进入量筒的水的体积更接近反应生成气体的体积，
故答案为：K₁、K₂；K₃；
（3）这是一个压强的变化问题，打开K₁后，由于气球内部压强大于外部压强，气体会逐渐进入导管和水槽；二氧化碳被碱石灰吸收，氧气进入水槽，
故答案为：气球Q慢慢缩小，左侧导管有气泡生成；吸收二氧化碳；控制气体流速，使CO₂被充分吸收；
（4）设草酸钠的质量为m₁，碳酸钠的质量为m₂，根据题意可知，氧气的体积为yml，两个反应共生成气体xml，草酸钠上层二氧化碳为2yml，所以碳酸钠生成二氧化碳为（x-3y）ml，则可进行下面计算，
∵Na₂CO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O₂+CO₂↑      2H₂O₂→2H₂O+O₂↑
   122g               1mol            2mol       1mol                                    
    m₁             $\frac{2y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$       $\frac{2y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$    $\frac{y×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$   

m₁=$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$mol×122g/mol  
又因为Na₂CO₃～CO₂↑
      106g    1mol
      m₂ $\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$
m₂=$\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}}{22.4}$×106g，
则ω（过碳酸钠）=$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$×122g÷（$\frac{2y×1{0}^{-3}}{22.4}$×122g+$\frac{（x-3y）×1{0}^{-3}}{22.4}$×106g）×100%=$\frac{12200y}{53x-37y}$%
故答案为：$\frac{12200y}{53x-37y}$%；
（5）A、量筒Ⅱ测的体积小，即氧气的体积小，则过碳酸钠的纯度低，故A错误；
B、量筒Ⅱ读数时，量筒液面高于水槽液面，则量筒内气体的压强小，气体的偏大，结果偏大，故B正确；
C、总的气体体积减小，则样品的总质量相当于减小，因此算得过碳酸钠的纯度偏高，故C正确；
D、气体体积数值x、y没有扣除滴加的硫酸的体积，对测量结果无影响，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题考查较为综合，难度较大，本题易错点为草酸钠含量的计算，注意两个量筒的气体的成分以及与反应物质的量的关系．