Question

過碳酸鈉廣泛用于洗滌、紡織、醫(yī)療、造紙等．某興趣小組展開了深入的學習：
[資料卡片]：

1、過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解； 2、過碳酸鈉分解的化學方程式為2=4 Na2CO3+6 H2O+3O2↑ 3、H2O2分解放出熱量，Na2CO3受熱不分解；

Ⅰ、制備研究：如圖1是制備過碳酸鈉的工藝流程．

請回答問題：
（1）反應器中發(fā)生反應的化學方程式為______；
（2）生產(chǎn)中，反應及干燥均需在較低溫度下進行，原因是______；
（3）生產(chǎn)過程中，需加入較多的NaCl，以便過碳酸鈉晶體析出，這是因為______．
（4）操作A的名稱是______，若在實驗室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、______和______；
（5）洗滌過碳酸鈉晶體最好選用______．
A．蒸餾水    B．無水酒精    C．飽和碳酸鈉溶液    D．飽和NaCl溶液
（6）母液可以循環(huán)使用，其中主要含有的溶質是______和______；
Ⅱ、純度測定：測定過碳酸鈉樣品（雜質不溶于水）中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)．
小組同學設計了如圖2所示實驗裝置（部分儀器略去），并進行實驗．
[實驗步驟]：①______；②將過碳酸鈉樣品（2.20g）和少許黑色粉末均勻混合后置于裝置A中，在量筒中加滿水；③連接儀器，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入水；④待裝置A中______時，停止滴加水，并關閉活塞；⑤待量筒中水面不再變化時，記錄其中水面刻度；⑥根據(jù)數(shù)據(jù)進行計算．
[實驗分析及數(shù)據(jù)處理]：
（7）完善實驗步驟的相關內容：①______、④______；
（8）實驗中，水的作用是______；黑色粉末能加快過碳酸鈉的分解速率，其自身質量和化學性質在反應前后均不變，可能是______（填化學式）；
（9）實驗中，______，則開始收集氣體；
A．剛開始出現(xiàn)氣泡時       B．當氣泡均勻連續(xù)出現(xiàn)時
C．若用帶火星木條放在導管口部，復燃時
（10）若量筒中收集到氣體的體積是224mL，計算過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)[Mr=314、Mr（O₂）=32]______；
[實驗反思]：
（11）經(jīng)過討論，小組同學一致認為測定結果偏大，可能原因是______；
（12）量筒中長導管的作用是______；
（13）有同學提出，裝置中原有空氣會使測定結果偏大．這種說法是否正確，如不正確，請說明理由．______；
（14）經(jīng)過討論，小組同學一致認為可用下述方案進行測定．方案：將裝置A中剩余物過濾，洗滌濾渣，并將洗滌液并入濾液蒸發(fā)得無水固體1.39g．則樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)為______．
（15）根據(jù)資料卡片，你還能設計出什么方案測定樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)？______．（只需給出簡要的方案）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)方程式的書寫方法考慮；（2）根據(jù)過碳酸鈉不穩(wěn)定受熱易分解考慮；（3）根據(jù)過碳酸鈉的溶解度大小考慮；（4）根據(jù)不溶于液體的固體和液體分離的方法和過濾操作用到的儀器考慮；（5）根據(jù)過碳酸鈉遇水易分解考慮；（6）根據(jù)循環(huán)使用的物質必須在前面的反應中是反應物；（7）根據(jù)制取氣體前檢查裝置氣密性考慮；（8）根據(jù)過碳酸鈉溶解后反應速度快和催化劑的選擇考慮；（9）根據(jù)開始錐形瓶中有空氣，最后錐形瓶中留有制取的氣體考慮；（10）先將氧氣的體積換算成質量，再根據(jù)氧氣的質量計算出過碳酸鈉的質量，再除以樣品的質量；（11）根據(jù)滴入的水占據(jù)一定的體積考慮；（12）根據(jù)如果使用短導管造成的后果考慮；（13）根據(jù)錐形瓶中原來的空氣體積與反應后留下的氣體體積相同考慮；（14）由過碳酸鈉分解的方程式根據(jù)碳酸鈉的質量是1.39g計算出過碳酸鈉的質量，再除以2.20g；（15）根據(jù)過碳酸鈉與酸反應產(chǎn)生二氧化碳的質量，或與鈣鹽或鋇鹽反應產(chǎn)生沉淀的質量進行計算．
解答：解：（1）由圖示可知反應物是碳酸鈉和過氧化氫，生成物是過碳酸鈉，用觀察法配平即可，所以方程式是：2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂；
（2）由資料卡片中內容可知過碳酸鈉不穩(wěn)定受熱易分解，所以反應及干燥均需在較低溫度下進行，原因是防止過碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率
（3）過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，所以生產(chǎn)過程中，加入較多的NaCl，以便過碳酸鈉晶體析出；
（4）不溶于液體的固體和液體分離的方法是過濾，過濾時要用到鐵架臺、漏斗、燒杯、玻璃棒，所以需要的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒；
（5）由于過碳酸鈉遇水易分解所以用沒有水的試劑清洗，用無水酒精；
（6）在反應物中有氯化鈉、碳酸鈉，在生成物中也有氯化鈉、碳酸鈉，所以氯化鈉、碳酸鈉可以循環(huán)使用；
（7）測過碳酸鈉含量的方法是通過過碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣的質量計算出過碳酸鈉的質量，再除以2.2g，所以需要收集氧氣，所以首先要檢查裝置的氣密性，待沒有氣泡產(chǎn)生停止收集；
（8）實驗中，水的作用是溶解過碳酸鈉有利于發(fā)生分解反應，黑色粉末能加快過碳酸鈉的分解速率，其自身質量和化學性質在反應前后均不變，說明是催化劑，并且是黑色固體，所以可能是二氧化錳或氧化銅等；
（9）開始錐形瓶中有空氣，最后錐形瓶中留有制取的氧氣，兩者體積相同，所以一開始就應當收集；
（10）過碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣質量為224mL×10^-3×1.43g?L^-1=0.32g 
2（2Na₂CO₃?3H₂O₂）～3O₂↑
    628             96
   X               0.32g
根據(jù)解得X=2.09g 
則樣品中，2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)為：×100%=95.0%
（11）滴入的水占據(jù)了錐形瓶內的體積，使得O₂體積偏大，導致測定結果偏大；
（12）如果使用短導管由于溫度降低后會使水沿著導管倒吸入錐形瓶內，所以量筒中長導管的作用是起緩沖作用，防止溫度降低至室溫時，測量結果產(chǎn)生偏差（或防倒吸）
（13）錐形瓶中原來的空氣體積與反應后留下的氣體體積相同，裝置中原有空氣不會影響實驗結果；
（14）根據(jù)題意可知濾液蒸發(fā)得無水固體1.39g是碳酸鈉的質量，設生成1.39g碳酸鈉需要過碳酸鈉的質量為Y則：
2（2Na₂CO₃?3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
    628              424
    Y               1.39g
根據(jù)：解得Y=2.06g，所以樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數(shù)為：×100%=93.6%；
（15）根據(jù)碳酸鈉與酸反應產(chǎn)生二氧化碳的質量計算出過碳酸鈉的質量，再除以樣品質量，或與鈣鹽或鋇鹽反應產(chǎn)生沉淀的質量計算出過碳酸鈉的質量，再除以樣品的質量．
故答案為：（1）2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂  （2）防止過碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率
（3）過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，易析出晶體
（4）過濾  玻璃棒  漏斗    （5）B    （6）NaCl   Na₂CO₃（或H₂O₂）
（7）檢查氣密性  不再產(chǎn)生氣體時    （8）溶解過碳酸鈉，利于其分解   MnO₂（或CuO）
（9）A；（10）95.0%；（11）滴入的水占據(jù)了錐形瓶內的體積，使得O₂體積偏大；（12）起緩沖作用，防止溫度降低至室溫時，測量結果產(chǎn)生偏差（或防倒吸）
（13）不正確，裝置中原有空氣和生成的O₂等體積代換 （注：理由敘述不正確不給分）；（14）93.6%（或93.4%）；
（15）想方法測出過碳酸鈉和酸反應生成CO₂的體積或質量，進而進行計算（或過碳酸鈉和氯化鈣、氯化鋇等溶液生成沉淀質量進行測定）（其他合理答案也可得分）
點評：本題考查了過碳酸鈉、碳酸鈉的化學性質及有關溶液及化學方程式的計算，注重考查學生的分析能力和基本計算能力．