Question

現有一定量含有Na₂O雜質的Na₂O₂試樣。請從下圖中選用適當的實驗裝置，設計一個最簡單的實驗，測定Na₂O₂試樣的純度（可供選用的反應物只有CaCO₃固體，6 mol·L^－1鹽酸和蒸餾水）。

請填寫下列空白：

（1）寫出在實驗中Na₂O₂和Na₂O分別發生反應的化學方程式：               ，                。

（2）應選用的裝置是（只要求寫出圖中裝置的標號）                    。

（3）所選用裝置的連接順序應是（填各接口的字母；連接膠管省略）                。

Answer 1

（1）2Na₂O₂＋2H₂O＝4NaOH＋O₂↑  Na_２O＋H₂O＝2NaOH  （2）⑤①④  （3）G→A→B→F

解析:

根據已學過的知識和試題給出的實驗條件，測定Na₂O₂試樣的純度的實驗可以通過以下的途徑來實現：

途徑1：一定量的樣品與足量的蒸餾水反應。Na₂O與水反應但不產生O₂，Na₂O₂與水反應有O₂產生。測量得到的氧氣的體積，結合試樣質量和有關化學方程式，計算Na₂O₂的質量和含量。

途徑2：一定量的樣品與足量的CO₂反應，除去未參加反應的CO₂以后，用量度氣體體積的裝置測生成的O₂的體積，再經試樣質量和有關化學方程式，計算Na₂O₂的質量和含量。

途徑3：一定量的樣品與足量的6 mol·L^－1鹽酸反應。Na_２O與水反應但不產生O₂，Na₂O₂與水反應有O₂產生。測量得到的氧氣的體積，結合試樣質量和有關化學方程式，計算Na_２O_２的質量和含量。

根據試題提供的儀器和藥品，若運用途徑1，需使用裝置⑤(試樣與足量水反應的裝置)、①和④(量度O₂體積的裝置)。若運用途徑2，需使用裝置⑤(產生CO₂的裝置)、⑥(CO₂與試樣反應的裝置)、⑦(除去未反應完的CO₂的裝置)、①和④(量度O_２體積的裝置)。相對比之下，途徑1較途徑2簡單。由于酸性條件下H₂O₂不能完全分解，途徑3相當不準確，因而被摒棄。