解题思路:实验目的是制备并净化CO2,然后用CO2与Na2O2反应制取O2,则由题给物质可知,应用盐酸和石灰石反应生成二氧化碳,用饱和碳酸氢钠除去二氧化碳气体中混有的HCl气体,然后应浓硫酸干燥二氧化碳,得到纯净的二氧化碳再和过氧化钠反应,以此确定装置的连接顺序,结合题目要求和物质的性质解答该题.
(1)盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中混有水蒸气,为得到干燥、纯净的二氧化碳气体,应用浓硫酸进行干燥,故答案为:干燥CO2气体;
(2)盐酸和石灰石反应生成二氧化碳,用饱和碳酸氢钠除去二氧化碳气体中混有的HCl气体,然后应浓硫酸干燥二氧化碳,得到纯净的二氧化碳再和过氧化钠反应,则连接的顺序为⑤→③→④→②→①,其中②与④装置相连时,玻璃管接口应是E连接B,注意洗气时气体应长进短出,
故答案为:⑤;④;②;①;E;B;
(3)④用于除去HCl,反应的离子方程式为H++HCO3-=H2O+CO2↑,故答案为:H++HCO3-=H2O+CO2↑;
(4)用集气瓶、量筒、导管、双孔塞,设计一个测定O2体积的装置,可将气体把集气瓶中的水排入到量筒中测量体积,装置图为
,
故答案为:
;
(5)m(CaCO3)=3g×60%=1.8g,则与盐酸反应生成的二氧化碳物质的量为n(CO2)=n(CaCO3)=[1.8g/100g/mol]=0.018mol,
与过氧化钠反应的方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,由方程式可知n(Na2O2)=0.018mol,则质量应大于0.018mol×78g/mol=1.404g,
如n(O2)=[0.224L/22.4L/mol]=0.01mol,方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,则由方程式可知需要n(Na2O2)=0.02mol,则需要n(CO2)=0.02mol,
所以m(CaCO3)=0.02mol×100g/mol=2g,
则该同学测出的石灰石的纯度(CaCO3的质量分数)为
2g
3g×100%=66.67%,
测得的质量分数偏大,可能原因是在除HCl时,NaHCO3与HCl反应生成了少量的CO2,使CO2的总体积增多,从而使石灰石的测定纯度偏大,
故答案为:>1.404;66.67%;在除HCl时,NaHCO3与HCl反应生成了少量的CO2,使CO2的总体积增多,从而使石灰石的测定纯度偏大.
点评:
本题考点: 制备实验方案的设计.
考点点评: 本题考查物质的制备方案的设计以及物质的含量的测定,侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查,为高频考点,注意把握实验设计的目的和原理,把握实验操作的方法,结合反应的化学方程式计算,难度中等.