Question

5．在某中學的化學實驗室藥品柜中，有一個裝有Na₂O₂試劑的鐵罐，使用多年，銹跡斑斑，瓶內有白色固體，并伴有結塊．
（1）圍繞上述事實，結合你的化學實踐經驗，提出一個有價值的探究課題（或問題）探究試劑是否變質．
（2）某化學興趣小組從瓶內固體的顏色初步判斷，該試劑已經變質，理由是瓶內有白色固體，而Na₂O₂為淡黃色固體．
（3）在完成上述定性判斷后，興趣小組采用了下列兩種方法進行定量研究──測定樣品中Na₂O₂的含量．
方法1──量氣法
通過測量Na₂O₂與水反應放出O₂的體積，計算樣品中Na₂O₂的含量．
測量工具為1個膠塞和1個注射器 （可靈活裝卸活塞、氣密性良好）．實驗流程圖如下：
 
  （“估算”是指根據注射器容積確定m_樣品的最大值；忽略固體樣品的體積）
請根據上述實驗流程圖，寫出 A、C的實驗操作并完善B的操作步驟：
 A：稱量；B：吸水，用膠塞迅速堵住針頭；C：讀數．
方法2--蒸發法
假設樣品中含鈉元素的物質只有Na₂O₂和Na₂CO₃，實驗過程如圖：

①上述實驗步驟中，需要用到玻璃棒的操作是溶解、過濾或蒸發（填兩種操作方法）．
②往濾液中加稀鹽酸至過量，其目的是使濾液中的NaOH、Na₂CO₃（填化學式）完全轉化為NaCl．
③實驗結束后，往難溶雜質中滴加稀鹽酸，發現其溶解，所得溶液呈黃色，說明樣品中的難溶雜質為Fe₂O₃．
④該小織實驗數據記錄如表：

m樣品	m難溶雜質	m（NaCl）
8.00g	0.42g	10.53g

根據上述數據計算，Na₂O₂的質量分數為66.3%．
（4）上述兩種測定Na₂O₂含量的方法中，方法1（填“1”或“2”）的測量結果更準確．

Answer 1

分析 （1）根據提供的藥品，結合中學化學所學內容，可以探究鐵罐內的試劑是否變質；
（2）根據物質的顏色可初步推斷物質的種類；
（3）方法1：根據量氣法原理可知，先要準確稱取一定量的樣品，置于注射器中，再在注射器中吸入足量的水，立即用膠塞堵住針頭，防止產生的氧氣逸出，使過氧化鈉與水反應，平放注射器，使注射器內外壓強一致，準確讀數，根據注射器上的讀數可知氧氣的體積，據此進行計算；
方法2：將樣品溶解、過濾得濾液和濾渣，濾渣為難溶性雜質，根據雜質的質量可知樣品中Na₂O₂和Na₂CO₃的質量，濾液中為氫氧化鈉和碳酸鈉，與足量的鹽酸反應得氯化鈉，蒸發、干燥、稱量后得氯化鈉的質量，根據所得氯化鈉的質量和樣品中Na₂O₂和Na₂CO₃的質量列方程組可求得過氧化鈉的質量，在這一方法中溶解、過濾、蒸發都用到玻璃棒；
（4）方法2中首先設樣品中含鈉元素的物質只有Na₂O₂和Na₂CO₃，而事實上不一定是這樣的組成，也可能有氧化鈉或碳酸氫鈉等，如果有這些物質，則根據上面列方程組解得提過氧化鈉的質量就不準確了，據此答題．

解答 解：（1）根據提供的藥品，結合中學化學所學內容，可以探究鐵罐內的試劑是否變質，故答案為：探究試劑是否變質；
（2）過氧化鈉為淡黃色粉末，如果瓶內固體的顏色為白色，則可初步說明過氧化鈉已經變質，故答案為：淡黃；
（3）方法1：根據量氣法原理可知，先要準確稱取一定量的樣品，置于注射器中，再在注射器中吸入足量的水，立即用膠塞堵住針頭，防止產生的氧氣逸出，使過氧化鈉與水反應，平放注射器，使注射器內外壓強一致，準確讀數，根據注射器上的讀數可知氧氣的體積，據此進行計算，所以A操作為稱量，B操作為用膠塞迅速堵住針頭，C操作為讀數，
故答案為：稱量；膠塞；讀數；
方法2：將樣品溶解、過濾得濾液和濾渣，濾渣為難溶性雜質，根據雜質的質量可知樣品中Na₂O₂和Na₂CO₃的質量，濾液中為氫氧化鈉和碳酸鈉，與足量的鹽酸反應得氯化鈉，蒸發、干燥、稱量后得氯化鈉的質量，根據所得氯化鈉的質量和樣品中Na₂O₂和Na₂CO₃的質量列方程組可求得過氧化鈉的質量，
①在這一方法中溶解、過濾、蒸發都用到玻璃棒，
故答案為：溶解；過濾、蒸發；
②濾液中為氫氧化鈉和碳酸鈉，往濾液中加稀鹽酸至過量，其目的是使濾液中的NaOH、Na₂CO₃完全轉化為NaCl，故答案為：NaOH、Na₂CO₃；
③往難溶雜質中滴加稀鹽酸，發現其溶解，所得溶液呈黃色，說明樣品中的難溶雜質為Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
④根據表中的數據可知，品中Na₂O₂和Na₂CO₃的質量為8.00g-0.42g=7.58g，設樣品中Na₂O₂的物質的量為xmol，Na₂CO₃的物質的量為ymol，則$\left\{\begin{array}{l}{2（x+y）×58.5=10.53}\\{78x+106y=7.58}\end{array}\right.$，解得x=0.068，y=0.021，所以Na₂O₂的質量分數為$\frac{78×0.068}{8}$×100%=66.3%，
故答案為：66.3%；
（4）方法2中首先設樣品中含鈉元素的物質只有Na₂O₂和Na₂CO₃，而事實上不一定是這樣的組成，也可能有氧化鈉或碳酸氫鈉等，如果有這些物質，則根據上面列方程組解得提過氧化鈉的質量就不準確了，而方法1中只有過氧化鈉與水反應產生氧氣，所以方法1的測量結果更準確，
故答案為：1．

點評 本題考查了物質組成的定量實驗，實驗過程的設計方法，產物實驗驗證的設計方法和現象判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．