Question

四硫化鈉（Na₂S₄）固體可替代紅磷測定空氣中氧氣的體積分數，反應原理為：2 Na₂S₄ + O₂ + 2H₂O = 8S↓+ 4 NaOH。

【實驗資料】

①四硫化鈉（Na₂S₄）的相對分子質量為         ，其中硫元素的質量分數為        （結果精確到0.1%）。

②四硫化鈉受熱時，會與空氣中的水蒸氣反應，生成少量有毒氣體硫化氫。

③NaOH溶液呈堿性，可吸收硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體

④硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可溶于水，常溫下與NaOH溶液不反應。

【實驗過程】

①取碳酸鈉、 硫粉混合后置于試管中，加熱（如圖1所示，夾持裝置已略去），制得Na₂S₄，反應為4Na₂CO₃ + 12S + X 2 Na₂S₄+ 2 Na₂S₂O₃ + 4CO₂，X 的化學式為       ，蘸有濃NaOH 溶液的棉花的作用是                                                   。

②冷卻后，取下棉花，放置一段時間，再向該試管中加入10ml水，迅速塞緊橡膠塞，充分振蕩，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h1（如圖2所示）

③將該試管插入水中（如圖3所求），取下橡膠塞，觀察到                            

                                                          ，塞緊橡膠塞。將試管取出，倒過來，測量液面至橡膠塞下沿的距離，記錄數據h2，理論上h1:h2＝         

④按照①～③再重復實驗2次．3次實驗數據如下表所示。

	第1次	第2次	第3次
h1/cm	11.2	11.4	11.6
h2/cm	8.9	9.1	9.2

【解釋與結論】根據第1次實驗數據，計算空氣中氧氣的體積分數為       （結果精確到0.1%）。

【反思與評價】(1)若實驗過程②中，取下棉花后，未放置一段時間即進行后續操作，會影響測定結果，請說明有何影響，并闡述理由：                               。（2分）

 （2）若要保證實驗的效果，至少需要生成四硫化鈉（Na₂S₄）0.174g ,則理論上實驗時至少取碳酸鈉粉末           克？

寫出計算過程（2分）

Answer 1

【 實驗資料】  174；  73.6%

【 實驗過程】  O₂  ；吸收二氧化碳和Na₂S₄受熱產生的有毒氣體硫化氫 

MnO2

有淡黃色固體產生，試管內液面上升；    5 ：4

【 解釋與結論】 20.5%

【反思與評價】

（1）若未放置一段時間，結果將偏小；因為第一步反應消耗了試管空氣中的氧氣，若不靜置第二步反應中氧氣含量偏低，測量結果偏小。

（2）解：設需要碳酸鈉的質量為x

4Na₂CO₃ + 12S + X 2 Na₂S₄+ 2 Na₂S₂O₃ + 4CO₂

424                     348                       1分

  x                     0.174g 

                                     1分

x=0.212g                                         1分