Question

（2013?北京）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．
【查閱資料】
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（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．
【實驗過程】
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

，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再重復實驗2次．3次實驗數(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次實驗數(shù)據(jù)，計算空氣中氧氣的體積分數(shù)為

20.9

%（結(jié)果精確到0.1%）．
【反思與評價】若實驗過程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【解釋與結(jié)論】根據(jù)空氣中氧氣的體積分數(shù)=

h1-h2

h1

×100%進行解答；
【反思與評價】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；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【解釋與結(jié)論】空氣中氧氣的體積分數(shù)=

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致試管內(nèi)的空氣成分與外邊的空氣成分可能有差異．故填：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．