Question

8．在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作供氧劑，某課外活動小組設(shè)計了如圖1實驗裝置，以證明過氧化鈉可作供氧劑．裝置A、B、C中盛裝的試劑，可供選擇的為：飽和NaHCO₃溶液、CaCO₃固體、NaOH溶液、1.95g Na₂O₂固體．據(jù)下述裝置回答問題：

（1）A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）B瓶的作用是吸收CO₂中混有的HCl，反應(yīng)的離子方程式HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O．
（3）若D中的石灰水出現(xiàn)出現(xiàn)輕微白色渾濁，請說明原因：C中有部分CO₂未參加反應(yīng)，流入D中生成沉淀．
（4）反應(yīng)完畢時，若測得E中的集氣瓶收集到的氣體為250mL，又知氧氣的密度為1.43g/L，當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下，實際收集到的氧氣體積比理論計算值小（答大或小），相差約30mL（取整數(shù)值，所用數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），這是由于Na₂O₂未CO₂反應(yīng)完全．
（5）為了使裝置D部分更安全、合理，可將裝置D改為下列乙裝置（用圖2甲、乙、丙回答）
（6）實驗完畢，欲測定C中固體混合物含Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實驗步驟如下，完成以下實驗步驟中的空白．
若稱取a g C中固體溶于一定量的水中，加入足量BaCl₂溶液；過濾；洗滌；干燥；稱量得b g固體，則Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{106b}{197a}$．

Answer 1

分析 由實驗裝置可知，本實驗首先由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂，產(chǎn)生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后過氧化鈉與CO₂和水氣反應(yīng)，產(chǎn)生O₂，用排飽和石灰水法收集O₂，注意收集氧氣時，應(yīng)防止倒吸，
（1）A為由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂； 
（2）B為飽和碳酸氫鈉溶液，可用于除去氯化氫；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（4）1.95g過氧化鈉完全反應(yīng)生成氧氣的體積為v．結(jié)合反應(yīng)的關(guān)系式2Na₂O₂～O₂計算，實際氣體氣體偏小，原因為Na₂O₂未CO₂反應(yīng)完全；
（5）D裝置容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，飽和石灰水能和二氧化碳反應(yīng)，所以飽和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，乙試管中進(jìn)氣管較長，二氧化碳能充分和飽和石灰水反應(yīng)，丙試管中進(jìn)氣管較短，導(dǎo)致二氧化碳和飽和石灰水反應(yīng)不充分，且隨著氣體的進(jìn)入，試管中的液體被排到水槽中；
（6）C中固體為過氧化鈉，用于吸收二氧化碳生成碳酸鈉，反應(yīng)后加入氯化鋇生成碳酸鋇沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到沉淀為b g，根據(jù)碳酸鋇的質(zhì)量可計算碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：由實驗裝置可知，本實驗首先由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂，產(chǎn)生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，然后過氧化鈉與CO₂和水氣反應(yīng)，產(chǎn)生O₂，用排飽和石灰水法收集O₂，注意收集氧氣時，應(yīng)防止倒吸，
（1）A為由CaCO₃和鹽酸反應(yīng)生成CO₂，反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，故答案為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O； 
（2）B為飽和碳酸氫鈉溶液，產(chǎn)生氣體通過飽和NaHCO₃溶液，以除去CO₂氣體中混入的HCl，方程式為HCO₃^-+H ⁺═CO₂↑+H₂O，
故答案為：吸收CO₂中混有的HCl； HCO₃^-+H ⁺═CO₂↑+H₂O；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，若D中石灰水出現(xiàn)輕微白色渾濁，說明未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致，
故答案為：C中有部分CO₂未參加反應(yīng)，流入D中生成沉淀；
（4）1.95g過氧化鈉完全反應(yīng)生成氧氣的體積為v．
2Na₂O₂～～～～O₂；
2mol       22.4L
$\frac{1.95g}{78g/mol}$     V
V=0.28L=280mL＞250mL，所以實際收集到的氧氣體積比理論計算值小，280mL-250mL=30mL；
原因是Na₂O₂可能含有其它雜質(zhì)；D裝置可能有氧氣未被排出，
故答案為：小；30；Na₂O₂未CO₂反應(yīng)完全；
（5）D裝置容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，所以不安全、不合理，所以需要改進(jìn)；飽和石灰水能和二氧化碳反應(yīng)，所以飽和石灰水的作用是吸收二氧化碳，收集較純凈的氧氣，乙試管中進(jìn)氣管較長，二氧化碳能充分和飽和石灰水反應(yīng)，丙試管中進(jìn)氣管較短，導(dǎo)致二氧化碳和飽和石灰水反應(yīng)不充分，且隨著氣體的進(jìn)入，試管中的液體被排到水槽中，故選乙．
故答案為：乙；
（6）C中固體為過氧化鈉，用于吸收二氧化碳生成碳酸鈉，反應(yīng)后加入氯化鋇生成碳酸鋇沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到沉淀為b g，則可知n（Na₂CO₃）=n（BaCO₃）=$\frac{197}$mol，則m（Na₂CO₃）=$\frac{106b}{197}$g，
所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{106b}{197a}$，
故答案為：洗滌；干燥；$\frac{106b}{197a}$．

點評 本題以鈉的化合物為載體綜合考查學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Γ瑸楦哳l考點，注意把握實驗的原理和注意事項，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)把握實驗，難度中等．