Question

14．四硫化鈉（Na₂S₄）固體可替代紅磷測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，反應原理為：
2Na₂S₄+O₂+2H₂O═8S↓+4NaOH．
【實驗資料】
①Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應，生成少量有毒氣體硫化氫H₂S（水溶液呈酸性）．
②硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可溶于水，常溫下與溶液不反應．
【實驗過程】①取碳酸鈉、硫粉混合后置于試管中，加熱（如圖1所示，夾持裝置已略去），
制得 Na₂S₄，反應為4Na₂CO₃+12S+X═2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，X 的化學式為O₂，蘸有濃NaOH 溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳氣體和有毒的硫化氫氣體．
②冷卻后，取下棉花，放置一段時間，再向該試管中加入10ml水，迅速塞緊橡膠塞，充分振蕩，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₁（如圖2所示）
③將該試管插入水中（如圖3所求），按下橡膠塞，觀察到現(xiàn)象為水進入試管內(nèi)，進入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，再塞緊橡膠塞．將試管取出，倒過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂，理論上，h₁：h₂=4：5．
④若實驗過程中②中，取下棉花后，未放置一段時間即進行后續(xù)操作，會影響測定結(jié)果．請說明有何影響，并闡述理由試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異．

Answer 1

分析 【實驗過程】①根據(jù)化學反應前后原子的種類和數(shù)目不變、二氧化碳和NaOH溶液反應以及Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性）進行解答；
③根據(jù)四硫化鈉和氧氣、水反應生成硫和氫氧化鈉，會使得試管內(nèi)壓強變小以及空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一進行解答；
④根據(jù)未放置一段時間會導致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異進行解答．

解答 解：【實驗過程】①根據(jù)化學反應前后原子的種類和數(shù)目不變和4Na₂CO₃+12S+X═2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，可知X的化學式為O₂；二氧化碳和NaOH溶液反應生成碳酸鈉和水，Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性），所以蘸有濃NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳氣體和有毒的硫化氫氣體；故填：O₂；吸收生成的二氧化碳氣體和有毒的硫化氫氣體；
③四硫化鈉和氧氣、水反應生成硫和氫氧化鈉，會使得試管內(nèi)壓強變小，將該試管插入水中（如圖3所示），拔下橡膠塞，觀察到水進入試管內(nèi)，進入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，有黃色固體生成；空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，將試管取出，倒轉(zhuǎn)過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂．理論上h₂：h₁=4：5；故填：水進入試管內(nèi)，進入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一；4：5；
④未放置一段時間會導致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異，偏小，因為在（1）中的反應后試管中的氧氣基本耗盡，二氧化碳雖然被吸收，但是取下棉花后試管中二氧化碳的量沒有多少改變（原本沒有，后來只有0.04%），可以不考慮，比起氧氣直接可以忽略（氧氣原本沒有，后來20%），若不放置一段時間則試管中氧氣含量比空氣中偏少，導致h2偏大，所以最終結(jié)果應是偏小的．
答案：
①O₂；吸收生成的二氧化碳氣體和有毒的硫化氫氣體；
③水進入試管內(nèi)，進入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一；4：5；
④試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異．

點評 本題考查了二氧化碳、碳酸鈉的化學性質(zhì)及有關(guān)測定空氣中氧氣的體積分數(shù)及注重考查學生的分析能力和基本計算能力．