Question

現有一定量含有Na₂O雜質的Na₂O₂試樣，用下圖所示的實驗裝置測定Na₂O₂試樣的純度。(可供選用的試劑只有CaCO₃固體、6 mol/L鹽酸、6 mol/L硫酸和蒸餾水)

請回答下列問題：
(1) 裝置A中的液體試劑選用           ，理由是                                ；
(2) 裝置B的作用是                   ，裝置E中堿石灰的作用是                ；
(3) 裝置D中發生反應的化學方程式是：
                                    、                                    ；
(4) 若開始時測得樣品的質量為2.0 g，反應結束后測得生成氣體的體積為224 mL(標準狀況)，請計算出試樣中Na₂O₂的純度，要求寫出計算過程。

Answer 1

(1) 6 mol/L鹽酸（1分）　
硫酸與CaCO₃反應生成微溶的CaSO₄，覆蓋在CaCO₃表面，使反應終止。（1分）
(2) 除去氣體中的HCl（1分）             吸收未反應的CO₂（1分）
(3) 2Na₂O₂＋2CO₂===2Na₂CO₃＋O₂（2分）、  Na₂O＋CO₂===Na₂CO₃（2分）
(4)試樣中Na₂O₂的純度為78% 。

試題分析：（1）裝置A是為了制備二氧化碳，硫酸無法和碳酸鈣反應生成硫酸鈣，因為硫酸鈣的溶解度大于碳酸鈣，硫酸與CaCO₃反應生成微溶的CaSO₄，覆蓋在CaCO₃表面，使反應終止。所以選擇鹽酸。（2）除去鹽酸防止它與過氧化鈉反應。吸收未反應完的二氧化碳，最后只計算氧氣的體積。（3）D中是二氧化碳接觸過氧化鈉反應的過程，其中二氧化碳也與雜質氧化鈉反應，方程式有兩個。
（4）解：設試樣中Na₂O₂的質量為χg，依題意可知：
2Na₂O₂＋2CO₂===2Na₂CO₃＋O₂
2×78                22.4 L
χ                   0.224 L

解得χ="1.56"

點評：本題涉及到了過氧化鈉與二氧化碳反應的實驗，其中二氧化碳的制備反應以及裝置在初中已經學過，難度不高。各個實驗裝置的作用需要學生從除雜方面考慮。最后關于物質的量的計算，可以直接根據方程式計算，難度不高。