Question

實驗室用下列儀器、裝置和藥品制備并凈化CO₂，然后用CO₂與Na₂O₂反應制取O₂．

圖中A、B、C、D、E、F、G表示玻璃管接口，接口的彎曲和伸長部分未畫出．請根據(jù)要求填寫下列空白．
（1）裝置②的作用是

 

．
（2）若所制取的氣體按從左向右流向時，上述各儀器、裝置的組裝順序是（填各儀器、裝置的序號）

 

接③接

 

接

 

接

 

．其中②與④裝置相連時，玻璃管接口應是

 

接

 

．（填接口的字母）
（3）裝置④中發(fā)生反應的離子方程式是

 

．
（4）請用集氣瓶、量筒、導管、雙孔塞，設計一個測定O₂體積的裝置，在方框中畫出你設計的裝置圖

 

．
（5）已知：所用石灰石的實際純度（CaCO₃的質量分數(shù)）為60%，且其中雜質不與鹽酸反應．為使實驗順利進行，需Na₂O₂過量，則Na₂O₂的質量范圍是

 

g；某同學在上述實驗中測得產生的O₂共224mL（標準狀況下測定，不考慮損失），則該同學測出的石灰石的純度（CaCO₃的質量分數(shù)）為

 

，石灰石的測定純度與實際純度之間產生誤差的原因是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：實驗目的是制備并凈化CO₂，然后用CO₂與Na₂O₂反應制取O₂，則由題給物質可知，應用鹽酸和石灰石反應生成二氧化碳，用飽和碳酸氫鈉除去二氧化碳氣體中混有的HCl氣體，然后應濃硫酸干燥二氧化碳，得到純凈的二氧化碳再和過氧化鈉反應，以此確定裝置的連接順序，結合題目要求和物質的性質解答該題．

解答： 解：（1）鹽酸和石灰石反應生成的二氧化碳中混有水蒸氣，為得到干燥、純凈的二氧化碳氣體，應用濃硫酸進行干燥，故答案為：干燥CO₂氣體；
（2）鹽酸和石灰石反應生成二氧化碳，用飽和碳酸氫鈉除去二氧化碳氣體中混有的HCl氣體，然后應濃硫酸干燥二氧化碳，得到純凈的二氧化碳再和過氧化鈉反應，則連接的順序為⑤→③→④→②→①，其中②與④裝置相連時，玻璃管接口應是E連接B，注意洗氣時氣體應長進短出，
故答案為：⑤；④；②；①；E；B；
（3）④用于除去HCl，反應的離子方程式為H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，故答案為：H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）用集氣瓶、量筒、導管、雙孔塞，設計一個測定O₂體積的裝置，可將氣體把集氣瓶中的水排入到量筒中測量體積，裝置圖為，
故答案為：；
（5）m（CaCO₃）=3g×60%=1.8g，則與鹽酸反應生成的二氧化碳物質的量為n（CO₂）=n（CaCO₃）=

1.8g

100g/mol

=0.018mol，
與過氧化鈉反應的方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，由方程式可知n（Na₂O₂）=0.018mol，則質量應大于0.018mol×78g/mol=1.404g，
如n（O₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，方程式為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，則由方程式可知需要n（Na₂O₂）=0.02mol，則需要n（CO₂）=0.02mol，
所以m（CaCO₃）=0.02mol×100g/mol=2g，
則該同學測出的石灰石的純度（CaCO₃的質量分數(shù)）為

2g

3g

×100%=66.67%，
測得的質量分數(shù)偏大，可能原因是在除HCl時，NaHCO₃與HCl反應生成了少量的CO₂，使CO₂的總體積增多，從而使石灰石的測定純度偏大，
故答案為：＞1.404；66.67%；在除HCl時，NaHCO₃與HCl反應生成了少量的CO₂，使CO₂的總體積增多，從而使石灰石的測定純度偏大．

點評：本題考查物質的制備方案的設計以及物質的含量的測定，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握實驗設計的目的和原理，把握實驗操作的方法，結合反應的化學方程式計算，難度中等．