Question

16．過氧化鈉可做航天飛船的供氧劑，對其純度要求很高，某小組同學為了測定過氧化鈉的純度（雜質(zhì)為碳酸鈉），設計了如下實驗方案：

方案一：取m₁g樣品，加入足量的CaCl₂溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥，測得CaCO₃沉淀質(zhì)量為m₂g
方案二：取m₁g樣品，用如下裝置測得生成二氧化碳的質(zhì)量m₃g
方案三：取m₁g樣品，加水充分溶解并微熱至不再產(chǎn)生氣體，用c mol•L^-1的鹽酸標準溶液滴定所得溶液（甲基橙作指示劑），終點時消耗鹽酸的體積為V mL
回答下列問題：（1）方案一中，經(jīng)正確操作后，測得的過氧化鈉的純度比實際的偏低，其原因是生成微溶的Ca（OH）₂，致使m₂數(shù)值偏大．
（2）方案二中，氣囊要使用兩次，第二次使用的目的是排出裝置中生成的CO₂完全被堿石灰吸收．
C干燥管的作用是防止空氣中水和二氧化碳進入b中，若用稀鹽酸代替稀硫酸，則測定結(jié)果偏低（填“高”、“低”、“不影響”）
（3）方案三中，滴定終點的現(xiàn)象是溶液由黃色變成橙色，且半分鐘內(nèi)不變黃，測得過氧化鈉的純度為$\frac{39（0.053Vc-{m}_{1}）}{14{m}_{1}}$×100%（用含m₁、c、V的式子表示）
（4）某小組同學向過氧化鈉與水反應后的溶液中滴加酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液先變紅后褪色，針對導致溶液褪色的原因提出兩種假設：
假設一：因氫氧化鈉溶液的濃度過大而使溶液褪色
假設二：因生成了過氧化氫而使溶液褪色
實驗驗證：向等體積濃度分別為5mol•L^-1，2mol•L^-1，0.01mol•L^-1的氫氧化鈉溶液中滴加2滴酚酞試液，觀察到溶液變紅后褪色的時間如下：

氫氧化鈉濃度（mol•L-1）	5	2	1	0.01
溶液變紅后褪色的時間（s）	8	94	450	長時間不褪色

此實驗得出的結(jié)論是：酚酞在濃的NaOH溶液中先變紅后褪色，且堿濃度越大、褪色越快．
設計實驗驗證假設二：取兩份等量的反應液于試管中，向其中一支試管加入少量二氧化錳并微熱，滴幾滴酚酞，溶液變紅且不褪色，另一支試管中直接加入幾滴酚酞，溶液變紅后又褪色，說明假設二成立．

Answer 1

分析 （1）反應中會生成微弱的氫氧化鈣，導致測定碳酸鈣測定質(zhì)量偏大；
（2）圓底燒瓶中生成二氧化碳，用濃硫酸干燥二氧化硫，干燥管b中堿石灰吸收二氧化碳，根據(jù)干燥管b質(zhì)量增大可知二氧化碳的質(zhì)量，進而計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，可得過氧化鈉的純度，干燥管c吸收空氣中水蒸氣與二氧化碳，防止加入b中，開始利用氣囊鼓入空氣排盡裝置中空氣，用a裝置吸收鼓入空氣中二氧化碳與水蒸氣，結(jié)束后再排出裝置中二氧化碳進入b中被完全吸收；
若利用與水代替稀硫酸，揮發(fā)出的HCl會被b中堿石灰吸收，測定二氧化碳的質(zhì)量偏大；
（3）滴定終點落在指示劑的變色范圍之內(nèi)，終點時溶液用顏色由黃色變?yōu)槌燃t色；計算消耗HCl的物質(zhì)的量，反應生成NaCl，根據(jù)離子守恒可知過氧化鈉、碳酸鈉中鈉離子總物質(zhì)的量，再結(jié)合質(zhì)量列方程計算；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，酚酞在濃的NaOH溶液中先變紅后褪色，且堿濃度越大、褪色越快；
若由于生成過氧化氫使溶液紅色褪去，可以加入二氧化錳使之分解，再加入酚酞溶液，與直接加入酚酞溶液進行對比驗證．

解答 解：（1）反應中會生成微弱的氫氧化鈣，導致測定碳酸鈣測定質(zhì)量偏大，計算得到碳酸鈉的質(zhì)量偏大，故測得的過氧化鈉的純度比實際的偏低，
故答案為：生成微溶的Ca（OH）₂，致使m₂數(shù)值偏大；
（2）圓底燒瓶中生成二氧化碳，用濃硫酸干燥二氧化硫，干燥管b中堿石灰吸收二氧化碳，根據(jù)干燥管b質(zhì)量增大可知二氧化碳的質(zhì)量，進而計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，可得過氧化鈉的純度，干燥管c吸收空氣中水蒸氣與二氧化碳，防止加入b中，開始利用氣囊鼓入空氣排盡裝置中空氣，用a裝置吸收鼓入空氣中二氧化碳與水蒸氣，結(jié)束后再排出裝置中二氧化碳進入b中被完全吸收；
若利用與水代替稀硫酸，揮發(fā)出的HCl會被b中堿石灰吸收，測定二氧化碳的質(zhì)量偏大，計算碳酸鈉的質(zhì)量偏大，故沉淀過氧化鈉的純度偏低，
故答案為：排出裝置中生成的CO₂完全被堿石灰吸收；防止空氣中水和二氧化碳進入b中；低；
（3）滴定終點落在指示劑的變色范圍之內(nèi)，終點時溶液由黃色變成橙色，且半分鐘內(nèi)不變黃，
消耗HCl的物質(zhì)的量為0.001V L×c mol/L=0.001Vc mol，則生成NaCl為0.001Vc mol，
設過氧化鈉、碳酸鈉物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
由鈉離子守恒：2x+2y=0.001Vc
根據(jù)二者總質(zhì)量：78x+106y=m₁
解得x=$\frac{0.053Vc-{m}_{1}}{28}$，
則過氧化鈉的含量為$\frac{\frac{0.053Vc-{m}_{1}}{28}mol×78g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{39（0.053Vc-{m}_{1}）}{14{m}_{1}}$×100%，
故答案為：溶液由黃色變成橙色，且半分鐘內(nèi)不變黃；$\frac{39（0.053Vc-{m}_{1}）}{14{m}_{1}}$×100%；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，酚酞在濃的NaOH溶液中先變紅后褪色，且堿濃度越大、褪色越快；
若由于生成過氧化氫使溶液紅色褪去，可以加入二氧化錳使之分解，再加入酚酞溶液，與直接加入酚酞溶液進行對比驗證，驗證假設二的實驗方案為：取兩份等量的反應液于試管中，向其中一支試管加入少量二氧化錳并微熱，滴幾滴酚酞，溶液變紅且不褪色，另一支試管中直接加入幾滴酚酞，溶液變紅后又褪色，說明假設二成立，
故答案為：酚酞在濃的NaOH溶液中先變紅后褪色，且堿濃度越大、褪色越快；取兩份等量的反應液于試管中，向其中一支試管加入少量二氧化錳并微熱，滴幾滴酚酞，溶液變紅且不褪色，另一支試管中直接加入幾滴酚酞，溶液變紅后又褪色，說明假設二成立．

點評 本題考查物質(zhì)含量測定實驗、物質(zhì)性質(zhì)探究實驗及實驗方案設計等，（3）中含量表達式為易錯點，較好地考查學生對原理的理解與分析計算能力，題目難度中等．