Question

6．現有含Na₂O雜質的Na₂O₂試樣，某同學欲測定Na₂O₂試樣的純度．回答下列問題
（1）請從圖①～⑦中選用適當的裝置，其連接順序為（填各接口的字母）C接E，D接I．
（2）寫出該實驗中發生反應的化學方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；Na₂O+H₂O=2NaOH．
（3）本實驗中測量氣體體積時主要應注意的事項有讀數時氣體要冷卻到室溫、量筒中液面的高度與集氣瓶中液面的高度相同．
（4）若實驗時稱取的試樣為ag，產生的氣體在標準狀況下的體積為Vml，此試樣中Na₂O₂的質量分數為$\frac{39V}{56a}$%．

Answer 1

分析 （1）含Na₂O雜質的Na₂O₂試樣，欲測定Na₂O₂試樣的純度，根據題中提供的裝置可知，該實驗利用氧化鈉和過氧化鈉與水反應，其中過氧化鈉與水反應產生氧氣，稱取一定量的樣品，使其與水反應，根據產生的氧氣的體積可計算出過氧化鈉的質量，進而確定過氧化鈉的質量分數，本實驗中測量氣體的體積是用排水量氣法，據此確定實驗裝置的連接順序；
（2）氧化鈉和過氧化鈉均能和水反應；
（3）由于過氧化鈉與水反應是放熱反應，為了準確測量氣體的體積，要使氣體的溫度與室溫相同，同時也要使集氣瓶中的壓強與大氣壓相同；
（4）根據過氧化鈉與水反應生成氧氣，可以用排水量氣法測定氧氣的體積，根據氧氣的體積可計算出過氧化鈉的質量，結合樣品的質量可確定過氧化鈉的百分含量．

解答 解：（1）含Na₂O雜質的Na₂O₂試樣，欲測定Na₂O₂試樣的純度，根據題中提供的裝置可知，該實驗利用氧化鈉和過氧化鈉與水反應，該反應不需要不加熱，其中過氧化鈉與水反應產生氧氣，稱取一定量的樣品，使其與水反應，根據產生的氧氣的體積可計算出過氧化鈉的質量，進而確定過氧化鈉的質量分數，本實驗中測量氣體的體積是用排水量氣法，所以實驗裝置的連接順序為C接E，D接I，
故答案為：C接E，D接I；
（2）實驗中氧化鈉和過氧化鈉均能和水反應，方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；Na₂O+H₂O=2NaOH，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；Na₂O+H₂O=2NaOH；
（3）由于過氧化鈉與水反應是放熱反應，為了準確測量氣體的體積，要使氣體的溫度與室溫相同，所以測量氣體時要冷卻到室溫，同時也要使集氣瓶中的壓強與大氣壓相同，所以在讀數時，注意量筒中液面的高度與集氣瓶中液面的高度相同，
故答案為：讀數時氣體要冷卻到室溫、量筒中液面的高度與集氣瓶中液面的高度相同；
（4）根據反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，反應結束后測得氣體體積為VmL（標準狀況），即生成的氧氣的物質的量為$\frac{0.001V}{22.4}$mol，過氧化鈉的物質的量為$\frac{0.001V}{22.4}$×2mol，
過氧化鈉的純度=$\frac{\frac{0.001V}{22.4}×78×2}{a}$×100%=$\frac{39V}{56a}$%，
故答案為：$\frac{39V}{56a}$%．

點評 本題主要考查學生金屬鈉的氧化物和過氧化物的性質以及用排水量氣法測定氣體的體積的方法，難度不大．