Question

4．某學生課外活動小組，模擬呼吸面具中的反應原理，設計用下圖所示的儀器來制取氧氣并測量氧氣的體積．圖中量氣裝置E由甲、乙兩根玻璃管組成，它們由橡皮管連通，并裝入適量水．甲管有刻度（0-50mL），供量氣用；乙管可上下移動調節(jié)液面高低．
實驗可供選用的藥品還有：稀硫酸、鹽酸、過氧化鈉、碳酸鈉、大理石、水．

試完成下列問題：
（1）圖中各裝置接口連接順序是⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位）（填各接口的編號，其中連接膠管及夾持裝置均省略）．
（2）裝置C中放入的反應物是大理石和鹽酸．
（3）裝置D中發(fā)生的化學反應方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑ 2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑
（4）裝置A的作用是除去混在O₂中未反應的CO₂，裝置B的作用是吸收CO₂中混有的HCl．
（5）為了較準確測量氧氣的體積，除了必須檢查整個裝置的氣密性之外，在讀反應前后甲管中液面的讀數(shù)及求其差值的過程中，應注意a和c（填字母編號）．
a．視線與凹液面最低處相平             b．等待片刻，待乙管中液面不再上升時立刻讀數(shù)
c．讀數(shù)時應上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平  d．讀數(shù)時不一定使甲、乙兩管液面相平
（6）反應結束后，測得產生的氣體標準狀況下體積為22.4mL，則反應過程中轉移的電子數(shù)目為1.204×10²¹．

Answer 1

分析 題目要求利用過氧化鈉與二氧化碳（潮濕）反應制取氧氣，故首先需要制備二氧化碳．只有儀器C可以用來制取二氧化碳．制氣原料應該采用大理石和鹽酸，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫．須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫．然后使凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，該儀器只能選用裝置D．此反應屬于氣體與固體之間的反應，不易反應完全，為了除去生成的氧氣中混有未反應的二氧化碳，可以使它們通過儀器A．在測量氧氣體積時，為了使測量更為準確，要注意上下移動儀器E中的乙管，使甲、乙兩管的液面相平，以使甲管中的氣壓與大氣氣壓相等，同時視線應與甲管內凹液面最低處相平，以減少觀察誤差，
（1）儀器C可以用來制取二氧化碳，連接3用來除去HCl，4連接6可使二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣，然后連接2可除去未反應的二氧化碳，最后連接8測量氣體的體積，據(jù)此分析裝置連接順序；
（2）只有儀器C可以用來制取二氧化碳，制氣原料應該采用大理石和鹽酸；
（3）裝置D中是二氧化碳、水蒸氣通過過氧化鈉來制取氧氣：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑；
（4）儀器C可以用來制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫，須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫，凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，通過氫氧化鈉溶液吸收混在氧氣中的二氧化碳氣體；
（5）排水量器操作注意：①讀數(shù)時要調節(jié)E中甲乙的液面使其同一高度；②讀數(shù)時視線要與凹液面最低處相平，③恢復到室溫；
（6）反應結束后，測得產生的氣體標準狀況下體積為22.4mL，為過氧化鈉生成的氧氣，2mol過氧化鈉反應生成1mol氧氣，電子轉移2mol．

解答 解：（1）儀器C可以用來制取二氧化碳，連接3用來除去HCl，4連接6可使二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣，然后連接2可除去未反應的二氧化碳，最后連接8測量氣體的體積，所以順序為：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位），
故答案為：⑤③④⑥⑦②①⑧（⑥、⑦可換位）；
（2）只有儀器C可以用來制取二氧化碳，制氣原料應該采用大理石和鹽酸，可在C中加止水夾，可控制反應的進行，
故答案為：大理石；鹽酸；
（3）裝置D中是二氧化碳、水蒸氣通過過氧化鈉來制取氧氣，反應的化學方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑；
（4）儀器C可以用來制取二氧化碳，此法制得的二氧化碳中會含有少量氯化氫，須通過裝有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，以除去這些氯化氫，凈化后的二氧化碳通過過氧化鈉來制取氧氣，為了除去生成的氧氣中混有未反應的二氧化碳，可以使它們通過儀器A，
故答案為：除去混在O₂中未反應的CO₂；吸收CO₂中混有的HCl；
（5）為了較準確地測量氧氣的體積，除了必須檢查整個裝置的氣密性之外，在讀取反應前后甲管中液面的讀數(shù)．求其差值的過程中，應注意：①讀數(shù)時要調節(jié)E中甲乙的液面使其同一高度；②讀數(shù)時視線要與凹液面最低處相平，故答案為：a、c．
（6）反應結束后，測得產生的氣體標準狀況下體積為22.4mL，為過氧化鈉生成的氧氣物質的量=$\frac{0.0224L}{22.4L/mol}$=0.001mol，2mol過氧化鈉反應生成1mol氧氣，電子轉移2mol，電子轉移物質的量0.002mol，轉移的電子數(shù)目為6.02×10²³×0.002mol×N_A=1.204×10²¹，
故答案為：1.204×10²¹．

點評 本題考查過氧化鈉與二氧化碳的反應，并考查氣體的制備、除雜、量氣等知識，題目難度中等，本題注意把握實驗原理和操作方法，注重基礎知識的積累．