Question

某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案，來測定過氧化鈉的樣品的純度（雜質(zhì)不參加反應(yīng)，條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
實(shí)驗(yàn)原理：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
通過測定生成的氧氣的體積，經(jīng)計(jì)算可確定樣品過氧化鈉的質(zhì)量．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①稱取過氧化鈉固體2.00g；
②把這些過氧化鈉放入氣密性良好的氣體發(fā)生裝置中；
③向過氧化鈉中滴入水，用量筒排水集氣，量筒內(nèi)液
面在110mL處恰與水槽內(nèi)液面相平；
④作為反應(yīng)器的燒瓶中有54.0mL液體；
⑤將燒瓶內(nèi)的液體轉(zhuǎn)移到250mL的容量瓶內(nèi)，并加水定容．
請回答下列問題：
（1）有1 000mL、500mL、250mL的量筒備用，則應(yīng)選用

 

mL的量筒，理由是

 

．
（2）生成氣體體積是

 

mL，為保證生成氣體體積的準(zhǔn)確性讀取量筒刻度時應(yīng)注意的問題是

 

．
（3）據(jù)研究，與上述反應(yīng)同時發(fā)生的反應(yīng)還有：Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂，H₂O₂的生成會使測定結(jié)果

 

（偏高或偏�。�．
（4）為校正實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該學(xué)生補(bǔ)做了如下實(shí)驗(yàn)：用移液管移取20.00mL容量瓶中的液體，放入錐形瓶中，用0.0100mol/L的KMnO₄溶液去測定，至溶液中剛好出現(xiàn)淺淺的紫紅色，停止滴定，用去了24.00mLKMnO₄溶液．反應(yīng)式：2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂↑+8H₂O，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用

 

式滴定管．
（5）通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算，該過氧化鈉的純度為

 

．
（6）如何避免因?yàn)樯�成H₂O₂造成的誤差？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)測量的體積選擇，選擇盡可能接近最大量程的量筒；
（2）根據(jù)生成氣體體積=用量氣裝置測得氣體體積-錐形瓶中液體體積；根據(jù)量氣裝置測得氣體體積的要求；
（3）根據(jù)產(chǎn)生的氣體偏少；因促使H₂O₂分解；
（4）酸高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，腐蝕橡皮管；
（5）先根據(jù)氣體的體積利用化學(xué)方程式2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂計(jì)算出Na₂O₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)化學(xué)方程式2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂+8H₂O計(jì)算出產(chǎn)生的H₂O₂，利用反應(yīng)Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂02計(jì)算出生成H₂0₂的Na₂O₂，最后求出n（Na₂O₂總），從而求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）根據(jù)過氧化氫的性質(zhì)分析，加催化劑使其分解．

解答： 解：（1）若2g為純凈Na₂O₂，設(shè)能生成VL氣體
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
2×78g/L          22.4L/mol
2g                 V
則V=

22.4L/mol×2g

2×78g/mol

=0.287L=287ml
那么2gNa₂O₂最多可以生成的O₂體積為287ml
所以應(yīng)該選用大于287ml的最小的量筒，也就是500ml的量筒，
故答案為：500；2gNa₂O₂反應(yīng)生成的O₂體積為287ml，所測量體積盡可能接近儀器的最大量程；
（2）滴入燒瓶的液體會把原來裝置中的空氣排入量氣裝置中，進(jìn)入量氣裝置的空氣的體積等于進(jìn)入燒瓶的液體的體積，所以量氣裝置中O₂的體積=用量氣裝置測得氣體體積-錐形瓶中液體體積，所以生成氣體體積為110-54=56mL；為保證測定氣體體積的準(zhǔn)確性，讀取量筒刻度時要移動量筒，使量筒內(nèi)外液面持平；
故答案為：56；使量筒內(nèi)外液面持平；
（3）同時發(fā)生的反應(yīng)還有：Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂，因產(chǎn)生的氣體偏少，計(jì)算出的Na₂O₂也偏少，所以會使測定結(jié)果偏低，
故答案為：偏低；
（4）酸高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，腐蝕堿式滴定管中的橡皮管，所以用酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
（5）生成O₂為56mL，則n（O₂）=

0.056L

22.4L/mol

=0.0025mol，
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂
2                 l
n_l（Na₂O₂）    0.0025mol
則n₁（Na₂O₂）=0.005mol，
2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+5O₂+8H₂O，Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂O₂
得關(guān)系式：2KmnO₄～～～～～～～5H₂O₂ ～～～～～5Na₂O₂
           2                                  5
0.02400L×0.010mol/L×

250ml

20ml

                n₂（Na₂O₂）
解得：n₂（Na₂O₂）=0.02400L×0.010mol/L×

250ml

20ml

×

5

2

=0.0075mol
n（Na₂O₂總）=0.0075mol+0.005mol=0.0125mol
Na₂O₂%（純度）=

0.0125mol×78g/mol

2g

×100%=48.75%；
答：過氧化鈉的純度為48.75%；
（6）因?yàn)榉磻?yīng)生成H₂O₂使生成的氧氣偏少，加二氧化錳能促使H₂O₂分解生成氧氣，才能減少誤差，所以事先在錐形瓶中加一些MnO₂使H₂O₂分解，
故答案為：在過氧化鈉與水反應(yīng)之前加少量的二氧化錳．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)含量的測定，結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了過氧化鈉與水反應(yīng)的性質(zhì)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)探究能力和數(shù)據(jù)處理能力．