Question

20．四硫化鈉（Na₂S₄）固體可替代紅磷測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，反應(yīng)原理為：2Na₂S₄+O₂+2H₂O═8S↓+4NaOH．
【查閱資料】
①Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性）．
②硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可溶于水，常溫下與NaOH溶液不反應(yīng)．
【實(shí)驗(yàn)過程】
①取0.5g碳酸鈉、0.2g硫粉混合后置于試管中，加入（如圖1所示，夾持裝置已略去），制得Na₂S₄，反應(yīng)為：4Na₂CO₃+12S+X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，X的化學(xué)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?xì)怏w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所示），拔下橡膠塞，觀察到水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)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，塞緊橡膠塞．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．
④按照①～③再重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次．3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．

	第1次	第2次	第3次
h1/cm	11.0	11.4	11.6
h2/cm	8.7	9.1	9.2

【解釋與結(jié)論】
根據(jù)第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20.9%（結(jié)果精確到0.1%）．
【反思與評價】
若實(shí)驗(yàn)過程②中，取下棉花后，未放置一段時間即進(jìn)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：偏小，因?yàn)樵冢?）中的反應(yīng)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%），可以不考慮啊，比起氧氣直接可以忽略嘛（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(dǎo)致h2偏大，所以最終結(jié)果應(yīng)是偏小的．．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)過程】①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變、二氧化碳和NaOH溶液反應(yīng)以及Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性）進(jìn)行解答；
③根據(jù)四硫化鈉和氧氣、水反應(yīng)生成硫和氫氧化鈉，會使得試管內(nèi)壓強(qiáng)變小以及空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一進(jìn)行解答；
④【解釋與結(jié)論】根據(jù)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{{h}_{1}-{h}_{2}}{{h}_{1}}$×100%進(jìn)行解答；
【反思與評價】根據(jù)未放置一段時間會導(dǎo)致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異進(jìn)行解答．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)過程】①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變和4Na₂CO₃+12S+X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，可知X的化學(xué)式為O₂；二氧化碳和NaOH溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，Na₂S₄受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應(yīng)，生成少量有毒氣體硫化氫（水溶液呈酸性），所以蘸有濃NaOH溶液的棉花的作用是吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；故填：O₂；吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；
③四硫化鈉和氧氣、水反應(yīng)生成硫和氫氧化鈉，會使得試管內(nèi)壓強(qiáng)變小，將該試管插入水中（如圖3所示），拔下橡膠塞，觀察到水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，有黃色固體生成；空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，將試管取出，倒轉(zhuǎn)過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數(shù)據(jù)h₂．理論上h₂：h₁=4：5；故填：水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)入水的體積約為試管內(nèi)空氣體積的五分之一，有黃色固體生成；4：5；
④【解釋與結(jié)論】空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{11.0-8.7}{11.0}$×100%=20.9%；故填：20.9；
【反思與評價】未放置一段時間會導(dǎo)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?yàn)樵冢?）中的反應(yīng)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%），可以不考慮啊，比起氧氣直接可以忽略嘛（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(dǎo)致h2偏大，所以最終結(jié)果應(yīng)是偏小的．
答案：
【實(shí)驗(yàn)過程】
①O₂；吸收生成的二氧化碳?xì)怏w和有毒的硫化氫氣體；
③水進(jìn)入試管內(nèi)，進(jìn)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；4：5；
【解釋與結(jié)論】20.9
【反思與評價】
偏小，因?yàn)樵冢?）中的反應(yīng)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%），可以不考慮啊，比起氧氣直接可以忽略嘛（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(dǎo)致h₂偏大，所以最終結(jié)果應(yīng)是偏小的．

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