Question

2．在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑．請用如圖實驗裝置，選用適當的化學試劑和實驗用品，設計并完成對過氧化鈉這一性質的探究．

（1）A是實驗室制取CO₂的裝置，其中發生反應的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；裝置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，裝置C的作用是干燥CO₂，裝置E裝的試劑是NaOH溶液．
（2）檢驗F中氣體成分，即能說明過氧化鈉可作潛水艇供氧劑，則過氧化鈉作潛水艇供氧劑的化學反應方程為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）設計并完成a g過氧化鈉樣品（已知所含雜質與酸堿均不反應）的純度測定：將蒸餾水先加熱煮沸，再把蒸餾水分成兩份，一份中趁熱加入樣品溶解，待冷卻到室溫后再加入另一份水來進行配制．取出配制的溶液20.00mL，加入酚酞數滴后，用濃度為cmol/L的鹽酸進行滴定；重復滴定操作2次，計算出所用鹽酸的體積平均值為VmL．
①過氧化鈉樣品的純度測定步驟中，趁熱加入樣品溶解，理由是沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對中和滴定（特別是指示劑）的影響．
②原過氧化鈉樣品的純度是$\frac{3.9cV}{a}$%．

Answer 1

分析 實驗裝置可知，本實驗首先由CaCO₃和鹽酸反應生成CO₂，產生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后通過氯化鈣固體進行干燥，再通過過氧化鈉，過氧化鈉與CO₂反應，產生O₂，再氫氧化鈉吸收氧氣未反應的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，過氧化鈉樣品的純度測定，是利用過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉，再用鹽酸滴定氫氧化鈉，根據鹽酸的量可以計算出原樣品中過氧化鈉的量，在實驗過程中由于過氧化鈉與水反應有過氧化氫生成，所以要用熱水使過氧化氫分解，以減少對指示劑的影響，據此答題．

解答 解：實驗裝置可知，本實驗首先由CaCO₃和鹽酸反應生成CO₂，產生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后通過氯化鈣固體進行干燥，再通過過氧化鈉，過氧化鈉與CO₂反應，產生O₂，再氫氧化鈉吸收氧氣未反應的二氧化碳，最后用排水法收集O₂，過氧化鈉樣品的純度測定，是利用過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉，再用鹽酸滴定氫氧化鈉，根據鹽酸的量可以計算出原樣品中過氧化鈉的量，在實驗過程中由于過氧化鈉與水反應有過氧化氫生成，所以要用熱水使過氧化氫分解，以減少對指示劑的影響，
（1）A是實驗室制取CO₂的裝置，用碳酸鈣與鹽酸反應，反應的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，根據上面的分析可知，裝置B的作用是除去CO₂中混有的HCl，裝置C的作用是干燥CO₂，裝置E裝的試劑是 NaOH溶液，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；除去CO₂中混有的HCl；干燥CO₂；NaOH溶液；
（2）過氧化鈉作潛水艇供氧劑的化學反應方程為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）①過氧化鈉樣品的純度測定步驟中，趁熱加入樣品溶解，因為沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對中和滴定（特別是指示劑）的影響，
故答案為：沸水能使Na₂O₂溶解時所生成的H₂O₂迅速分解，消除其對中和滴定（特別是指示劑）的影響；
②根據題意，滴定中消耗的鹽酸的物質的量為cV×10^-3 mol，即溶液中氫氧化鈉的物質的量為cV×10^-3 mol，根據鈉元素守恒可知，原樣品中過氧化鈉樣質量為$\frac{1}{2}×$cV×10^-3 mol×78g/mol=39cV×10^-3 g，所以樣品的純度是$\frac{39cV×10{\;}^{-3}g}{ag}$×100%=$\frac{3.9cV}{a}$%，
故答案為：$\frac{3.9cV}{a}$%．

點評 本題考查了物質性質實驗方案的設計，題目難度中等，明確過氧化鈉與水反應的實質為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算、化學實驗能力．