Question

某種含有少量氧化鈉的過氧化鈉試樣（已知試樣質量為1.560 g、錐形瓶和水的質量為190.720 g），利用下圖裝置測定混合物中Na₂O₂的質量分數，每隔相同時間讀得電子天平的數據如表：

 

	讀數次數	質量（g）
錐形瓶+水+試樣	第一次	192.214
	第二次	192.164
	第三次	192.028
	第四次	192.010
	第五次	192.010

 (1)寫出Na₂O₂和H₂O反應的化學方程式                                          。

(2)計算過氧化鈉的質量分數時，必需的數據是                 ，不必作第六次讀數的原因是                                                                         。

(3)測定上述樣品（1.560 g）中Na₂O₂的質量分數的另一種方案，其操作流程如下：

            

①操作Ⅱ的名稱是                                                             。

②需直接測定的物理量是                                                       。

③測定過程中需要的儀器有電子天平、蒸發皿、酒精燈，還需要       、        （固定、夾持儀器除外）。

④在轉移溶液時，如溶液轉移不完全，則Na₂O₂的質量分數的測定結果          （填“偏大”“偏小”或“不變”）。

Answer 1

解析：（1）2Na₂O₂+2H₂O4NaOH+O₂↑

（2）w(Na₂O₂)= ×100%，計算w(Na₂O₂)所需的m(試樣)已知，而所需的m(Na₂O₂)需要借助反應的化學方程式和儀器測量的數據計算出來。實驗過程中電子天平顯示的總質量不斷減小，這是由反應產生的O₂逸出而引起的。Na₂O₂完全反應時，產生O₂的質量等于試樣、錐形瓶和水的總質量減去反應終止時錐形瓶和反應混合液的總質量（電子天平第四次或第五次顯示的質量）。借助反應的方程式和產生O₂的質量即可計算出所需的數據m(Na₂O₂)。綜合以上分析，計算Na₂O₂的質量分數時，需要試樣質量、錐形瓶和水的質量、第四（或五）次讀數（或用具體數值表示），共三個數據。不必作第六次讀數的原因是第四和第五次讀數時錐形瓶內質量已達恒重。（3）試樣中加入鹽酸時發生下列反應：Na₂O₂+2HCl2NaCl+H₂O₂，Na₂O+2HCl2NaCl+H₂O，找不到這兩個反應之后有計算價值的可測數據，必須再加熱使H₂O₂分解，并使剩余的HCl和H₂O揮發掉，才能稱量NaCl的質量這一有計算價值的數據。依據這一測量思路，可以確定實驗操作流程中的操作Ⅰ是在加熱條件下反應，操作Ⅱ是加熱蒸干溶液，還需要直接測定的物理量是蒸干后的NaCl固體的質量，還需要的儀器是燒杯、玻璃棒。計算時，設Na₂O₂、Na₂O的質量分別為m₁、m₂，利用所測數據可列出如下兩個方程式：m₁+m₂=1.560 g，(×2+×2)×58.5 g·mol^-1=m(NaCl)，計算結果為w(Na₂O₂)=78 g-53m(NaCl)。當溶液轉移不完全時，所測m(NaCl)偏小，則計算所得w(Na₂O₂)偏大。

答案：（1）2Na₂O₂+2H₂O4NaOH+O₂↑

（2）試樣質量、錐形瓶和水的質量、第四（或五）次讀數（或用具體數值表示）  錐形瓶內質量已達恒重

（3）①蒸發

②NaCl的質量

③燒杯玻璃棒

④偏大