Question

過碳酸鈉廣泛用于洗滌、紡織、醫療、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）反應器中發生反應的化學方程式為______；
（2）生產中，反應及干燥均需在較低溫度下進行，原因是______；
（3）生產過程中，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．
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根據數據進行計算．
[實驗分析及數據處理]：
（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．剛開始出現氣泡時       B．當氣泡均勻連續出現時
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[Mr=314、Mr（O₂）=32]______；
[實驗反思]：
（11）經過討論，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得無水固體1.39g．則樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數為______．
（15）根據資料卡片，你還能設計出什么方案測定樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數？______．（只需給出簡要的方案）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據方程式的書寫方法考慮；（2）根據過碳酸鈉不穩定受熱易分解考慮；（3）根據過碳酸鈉的溶解度大小考慮；（4）根據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）根據過碳酸鈉遇水易分解考慮；（6）根據循環使用的物質必須在前面的反應中是反應物；（7）根據制取氣體前檢查裝置氣密性考慮；（8）根據過碳酸鈉溶解后反應速度快和催化劑的選擇考慮；（9）根據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）根據滴入的水占據一定的體積考慮；（12）根據如果使用短導管造成的后果考慮；（13）根據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）根據過碳酸鈉與酸反應產生二氧化碳的質量，或與鈣鹽或鋇鹽反應產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，影響產量和產率
（3）過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，所以生產過程中，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、碳酸鈉可以循環使用；
（7）測過碳酸鈉含量的方法是通過過碳酸鈉分解產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，待沒有氣泡產生停止收集；
（8）實驗中，水的作用是溶解過碳酸鈉有利于發生分解反應，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
根據解得X=2.09g 
則樣品中，2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數為：×100%=95.0%
（11）滴入的水占據了錐形瓶內的體積，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）根據題意可知濾液蒸發得無水固體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：解得Y=2.06g，所以樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質量分數為：×100%=93.6%；
（15）根據碳酸鈉與酸反應產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，影響產量和產率
（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．