Question

15．某課外活動小組學生模擬呼吸面具中的原理（過氧化鈉與潮濕二氧化碳反應），設計用下列儀器來制取氧氣并測量氧氣的體積．

圖中量氣裝置E是由甲、乙兩根玻璃管組成的，它們用橡皮管連通，并裝入適量水，甲管有刻度（0mL-250mL），供量氣用；乙管可上下移動，以調節液面高低．
實驗室可供選用的藥品還有：稀硫酸、鹽酸、過氧化鈉、碳酸鈉、大理石、水．
試回答：
（1）上述裝置的連接順序是（填各接口的編號，其中連接膠管及夾持裝置均省略）：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位）．
（2）裝置C中放入的反應物是大理石和鹽酸．
（3）裝置A的作用是吸收混在O₂中未反應的CO₂．裝置B的作用是吸收CO₂中混有的HC1．
（4）為了較準確地測量氧氣的體積，除了必須檢查整個裝置的氣密性之外，在讀取反應前后甲管中液面的讀數，求其差值的過程中，應注意ace（填寫字母編號）．
a、視線與凹液面最低處相平
b、等待片刻，待乙管中液面不再上升時，立刻讀數
c、讀數時應上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平
d、讀數時不一定使甲、乙兩管液面相平
e、恢復到室溫
（5）測得氣體折合為標準狀況下體積為224mL．反應后觀察到D中固體全部為白色，小心全部刮下D中固體，并將其溶于水．測得溶液呈強堿性，加入足量的BaCl₂溶液，將溶液過濾，并將沉淀洗滌、烘干，稱重得3.546g，則D中固體樣品中所含成分（填寫化學式）和物質的量分別為：Na₂CO₃、0.018mol和NaOH、0.004mol．

Answer 1

分析 題目要求利用過氧化鈉與二氧化碳（潮濕）反應制取氧氣，故首先需要制備二氧化碳．只有儀器C可以用來制取二氧化碳．制氣原料應該采用大理石和鹽酸，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫．須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫．然后使凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，該儀器只能選用裝置D．此反應屬于氣體與固體之間的反應，不易反應完全，為了除去生成的氧氣中混有未反應的二氧化碳，可以使它們通過儀器A．在測量氧氣體積時，為了使測量更為準確，要注意上下移動儀器E中的乙管，使甲、乙兩管的液面相平，以使甲管中的氣壓與大氣氣壓相等，同時視線應與甲管內凹液面最低處相平，以減少觀察誤差，
（1）儀器C可以用來制取二氧化碳，連接3用來除去HCl，4連接6可使二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣，然后連接2可除去未反應的二氧化碳，最后連接8測量氣體的體積，據此分析裝置連接順序；
（2）只有儀器C可以用來制取二氧化碳，制氣原料應該采用大理石和鹽酸；
（3）儀器C可以用來制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫，須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫，凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，通過氫氧化鈉溶液吸收混在氧氣中的二氧化碳氣體；
（4）排水量器操作注意：①讀數時要調節E中甲乙的液面使其同一高度；②讀數時視線要與凹液面最低處相平，③恢復到室溫；
（5）測得氣體折合為標準狀況下體積為224mL為生成的氧氣體積，反應后觀察到D中固體全部為白色，小心全部刮下D中固體，并將其溶于水．測得溶液呈強堿性，加入足量的BaCl₂溶液，將溶液過濾，并將沉淀洗滌、烘干，稱重得3.546g，沉淀為BaCO₃，依據碳元素守恒得到二氧化碳、碳酸鈉物質的量，化學方程式定量關系計算得到二氧化碳生成氧氣物質的量，生成的氧氣除二氧化碳和過氧化鈉反應生成，氣體中的水蒸氣和過氧化鈉也會生成氧氣，D中固體樣品中所含成分應為氫氧化鈉和碳酸鈉，結合化學方程式定量關系計算．

解答 解：（1）儀器C可以用來制取二氧化碳，連接3用來除去HCl，4連接6可使二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣，然后連接2可除去未反應的二氧化碳，最后連接8測量氣體的體積，所以順序為：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位），故答案為：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位）；
（2）只有儀器C可以用來制取二氧化碳，制氣原料應該采用大理石和鹽酸，可在C中加止水夾，可控制反應的進行，
故答案為：大理石；鹽酸；
（3）儀器C可以用來制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫，須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫，凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，為了除去生成的氧氣中混有未反應的二氧化碳，可以使它們通過儀器A，
故答案為：吸收氧氣中未反應的二氧化碳；吸收中混有的HCl；
（4）為了較準確地測量氧氣的體積，除了必須檢查整個裝置的氣密性之外，在讀取反應前后甲管中液面的讀數．求其差值的過程中，應注意：①讀數時要調節E中甲乙的液面使其同一高度；②讀數時視線要與凹液面最低處相平，③恢復到室溫，
故答案為：a、c、e．
（5）測得氣體折合為標準狀況下體積為224mL為生成的氧氣體積，n（O2）=$\frac{0.224l}{22.4L/mol}$=0.01mol，反應后觀察到D中固體全部為白色，小心全部刮下D中固體，并將其溶于水．測得溶液呈強堿性，加入足量的BaCl₂溶液，將溶液過濾，并將沉淀洗滌、烘干，稱重得3.546g，沉淀為BaCO₃，物質的量n（BaCO₃）=$\frac{3.546g}{197g/mol}$=0.018mol，依據碳元素守恒得到二氧化碳、碳酸鈉物質的量為0.018mol，化學方程式定量關系計算得到二氧化碳生成氧氣物質的量，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，生成的氧氣物質的量為0.009mol，除二氧化碳和過氧化鈉反應生成，氣體中的水蒸氣和過氧化鈉也會生成氧氣物質的量=0.01mol-0.009mol=0.001mol，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，則生成氫氧化鈉物質的量為0.004mol，D中固體樣品中所含成分應為氫氧化鈉和碳酸鈉，物質的量分別為0.004mol，0.018mol，
故答案為：Na₂CO₃；0.018mol；NaOH；0.004mol．

點評 本題考查過氧化鈉與二氧化碳的反應，并考查氣體的制備、除雜、量氣等知識，題目難度中等，本題注意把握實驗原理和操作方法，化學反應和定量關系的計算，注重基礎知識的積累．