Question

某含有Na₂O杂质的Na₂O₂试样，请设计实验测定该样品的纯度．可供选择的装置：

可供选择的药品：CaCO₃固体，6mol/L盐酸，蒸馏水
请回答下列问题：
（1）用上述装置可以组装一套最简单的测定过氧化钠样品纯度的实验装置，设计选择的仪器组合是______（填字母）．
A．①④⑤B．①②④⑤C．⑤⑥⑦D．①③⑤⑦
（2）实验选择的药品是______，所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母，连接胶管省略）______（填字母）
（3）写出实验中Na₂O₂和Na₂O分别发生反应的离子方程式：______；______．
（4）用上述实验后所得溶液配制成浓度为1.0mol/L的溶液．
①向400ml该溶液中通入0.3mol CO₂，则所得溶液中HCO₃^-和CO₃^2-的物质的量浓度之比约为______
A.1：3    B.1：2　　　　　　　C.2：1　　　　　　　D.3：1
②将上述溶液蒸发结晶得到Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物，能测定混合物中Na₂CO₃质量分数的是______．
A．取a克混合物充分加热，在干燥器中冷却至室温，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba（OH）₂溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体．
（5）井下采煤个人用的自救器（类似呼吸面具）中盛放的也是过氧化钠，写出体现自救器自救功能的化学反应方程式：______．

Answer 1

解：

（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：A；
（2）由（1）分析可知，需要的药品为蒸馏水；
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：蒸馏水；（G）接（A）（B）接（F）；
（3）Na₂O₂与是反应的离子方程式为2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑，Na₂O与水反应的离子方程式为2Na₂O+2H₂O═4Na⁺+4OH^-，
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；2Na₂O+2H₂O═4Na⁺+4OH^-；
（4）

①令碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据钠离子守恒、碳元素守恒，则：

解得x=0.2，y=0.1，
故所得溶液中HCO₃^-和CO₃^2-的物质的量浓度之比约0.2mol：0.1mol=2：1，
故答案为：C；
②

A．取a克混合物充分加热，在干燥器中冷却至室温，减重b克，由于碳酸氢钠分解导致固体质量减轻，根据差量法可以计算碳酸氢钠的质量，可以测定混合物中Na₂CO₃质量分数，故A正确；
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体，最终固体为NaCl，令混合物碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和及钠离子守恒列方程可以计算x、y的值，进而根据m=nM计算碳酸钠的质量，可以测定混合物中Na₂CO₃质量分数，故B正确；
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克．固体增重为生成的二氧化碳及硫酸溶液中带出的水蒸气，不能确定二氧化碳的质量，不能测定混合物中Na₂CO₃质量分数，故C错误；
D．取a克混合物与足量Ba（OH）₂溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体．最终固体为碳酸钡，令混合物碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和及碳酸钡的质量列方程可以计算x、y的值，进而根据m=nM计算碳酸钠的质量，可以测定混合物中Na₂CO₃质量分数，故D正确；
故答案为：ABD；
（5）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠与氧气，反应方程式为：2Na₂O₂+2CO₂═2 Na₂CO₃+O₂，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂═2 Na₂CO₃+O₂．

分析：

（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）由（1）分析可知，需要的药品为蒸馏水；
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）过氧化钠与是反应生成氢氧化钠与氧气，氧化钠与水反应生成氢氧化钠；
（4）

①令碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据钠离子守恒、碳元素守恒解方程计算x、y的值；
②

A．由于碳酸氢钠分解导致固体质量减轻，根据差量法可以计算碳酸氢钠的质量，测定混合物中Na₂CO₃质量分数；
B．最终固体为NaCl，令混合物碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和及钠离子守恒列方程可以计算x、y的值；
C．固体增重为生成的二氧化碳及硫酸溶液中带出的水蒸气，不能确定二氧化碳的质量；
D．最终固体为碳酸钡，令混合物碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和及碳酸钡的质量列方程可以计算x、y的值；
（5）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠与氧气．
点评：本题考查学生对实验原理的理解、实验方案的评价、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．