Question

6．为测定已变质的过氧化钠的纯度，设计如下图所示的实验；Q为一具有良好的弹性气球，称取一定量的样品放于其中，按图安装的实验装置打开分液漏斗的活塞，将稀H₂SO₄滴入气球中．请填空：

（1）Q内发生反应生成2种气体，其中的反应有1个氧化还原反应．
（2）为测定反应生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭（填K₁、K₂或K₃，下同）K₁、K₂，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．
（4）导管a的作用是平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下．
（5）b中装的固体试剂是碱石灰，为何要缓缓打开K₁控制气体流速，使CO₂充分吸收．
（6）实验结束时量筒I中有x mL水，量筒II中收集到y mL气体，则过氧化钠的纯度是$\frac{78y}{53x+25y}$（体积折算到标准状况）．

Answer 1

分析 （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↑，根据化合价变化判断氧化还原反应；
（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）为使分液漏斗内液体顺利流下，应是分液漏斗内外压强相等；
（5）混合气体通过碱石灰吸收CO₂，最后量筒Ⅱ中收集的是O₂；
（6）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↑，前者的氧元素的化合价发生了变化，是氧化还原反应，后者元素的化合价未变，是非氧化还原反应，故答案为：2；1；
（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）为使分液漏斗内液体顺利流下，应是分液漏斗内外压强相等，所以导管a的作用是平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下，故答案为：平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下；
（5）混合气体通过碱石灰吸收CO₂，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；
（6）2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+2H₂O+O₂↑；     Na₂CO₃ +H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
$\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$×2                $\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$    $\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$        $\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$
则过氧化钠的质量为：$\frac{y×10{\;}^{-3}}{22.4}$×2×78，碳酸钠的质量为：$\frac{（x-y）×10{\;}^{-3}}{22.4}$×106，
所以过氧化钠的纯度：$\frac{m（过氧化钠）}{m（过氧化钠）+m（碳酸钠）}$=$\frac{78y}{53x+25y}$，故答案为：$\frac{78y}{53x+25y}$．

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．