Question

过碳酸钠广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等．某兴趣小组展开了深入的学习：
[资料卡片]：

1、过碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的双重性质，不稳定，受热、遇水易分解； 2、过碳酸钠分解的化学方程式为2=4 Na2CO3+6 H2O+3O2↑ 3、H2O2分解放出热量，Na2CO3受热不分解；

Ⅰ、制备研究：如图1是制备过碳酸钠的工艺流程．

请回答问题：
（1）反应器中发生反应的化学方程式为______；
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是______；
（3）生产过程中，需加入较多的NaCl，以便过碳酸钠晶体析出，这是因为______．
（4）操作A的名称是______，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、______和______；
（5）洗涤过碳酸钠晶体最好选用______．
A．蒸馏水    B．无水酒精    C．饱和碳酸钠溶液    D．饱和NaCl溶液
（6）母液可以循环使用，其中主要含有的溶质是______和______；
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数．
小组同学设计了如图2所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验．
[实验步骤]：①______；②将过碳酸钠样品（2.20g）和少许黑色粉末均匀混合后置于装置A中，在量筒中加满水；③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；④待装置A中______时，停止滴加水，并关闭活塞；⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；⑥根据数据进行计算．
[实验分析及数据处理]：
（7）完善实验步骤的相关内容：①______、④______；
（8）实验中，水的作用是______；黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率，其自身质量和化学性质在反应前后均不变，可能是______（填化学式）；
（9）实验中，______，则开始收集气体；
A．刚开始出现气泡时       B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（10）若量筒中收集到气体的体积是224mL，计算过碳酸钠样品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数[Mr=314、Mr（O₂）=32]______；
[实验反思]：
（11）经过讨论，小组同学一致认为测定结果偏大，可能原因是______；
（12）量筒中长导管的作用是______；
（13）有同学提出，装置中原有空气会使测定结果偏大．这种说法是否正确，如不正确，请说明理由．______；
（14）经过讨论，小组同学一致认为可用下述方案进行测定．方案：将装置A中剩余物过滤，洗涤滤渣，并将洗涤液并入滤液蒸发得无水固体1.39g．则样品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数为______．
（15）根据资料卡片，你还能设计出什么方案测定样品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数？______．（只需给出简要的方案）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据方程式的书写方法考虑；（2）根据过碳酸钠不稳定受热易分解考虑；（3）根据过碳酸钠的溶解度大小考虑；（4）根据不溶于液体的固体和液体分离的方法和过滤操作用到的仪器考虑；（5）根据过碳酸钠遇水易分解考虑；（6）根据循环使用的物质必须在前面的反应中是反应物；（7）根据制取气体前检查装置气密性考虑；（8）根据过碳酸钠溶解后反应速度快和催化剂的选择考虑；（9）根据开始锥形瓶中有空气，最后锥形瓶中留有制取的气体考虑；（10）先将氧气的体积换算成质量，再根据氧气的质量计算出过碳酸钠的质量，再除以样品的质量；（11）根据滴入的水占据一定的体积考虑；（12）根据如果使用短导管造成的后果考虑；（13）根据锥形瓶中原来的空气体积与反应后留下的气体体积相同考虑；（14）由过碳酸钠分解的方程式根据碳酸钠的质量是1.39g计算出过碳酸钠的质量，再除以2.20g；（15）根据过碳酸钠与酸反应产生二氧化碳的质量，或与钙盐或钡盐反应产生沉淀的质量进行计算．
解答：解：（1）由图示可知反应物是碳酸钠和过氧化氢，生成物是过碳酸钠，用观察法配平即可，所以方程式是：2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂；
（2）由资料卡片中内容可知过碳酸钠不稳定受热易分解，所以反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是防止过碳酸钠分解，影响产量和产率
（3）过碳酸钠在NaCl溶液中溶解度较小，所以生产过程中，加入较多的NaCl，以便过碳酸钠晶体析出；
（4）不溶于液体的固体和液体分离的方法是过滤，过滤时要用到铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒，所以需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；
（5）由于过碳酸钠遇水易分解所以用没有水的试剂清洗，用无水酒精；
（6）在反应物中有氯化钠、碳酸钠，在生成物中也有氯化钠、碳酸钠，所以氯化钠、碳酸钠可以循环使用；
（7）测过碳酸钠含量的方法是通过过碳酸钠分解产生氧气的质量计算出过碳酸钠的质量，再除以2.2g，所以需要收集氧气，所以首先要检查装置的气密性，待没有气泡产生停止收集；
（8）实验中，水的作用是溶解过碳酸钠有利于发生分解反应，黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率，其自身质量和化学性质在反应前后均不变，说明是催化剂，并且是黑色固体，所以可能是二氧化锰或氧化铜等；
（9）开始锥形瓶中有空气，最后锥形瓶中留有制取的氧气，两者体积相同，所以一开始就应当收集；
（10）过碳酸钠分解产生氧气质量为224mL×10^-3×1.43g?L^-1=0.32g 
2（2Na₂CO₃?3H₂O₂）～3O₂↑
    628             96
   X               0.32g
根据解得X=2.09g 
则样品中，2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数为：×100%=95.0%
（11）滴入的水占据了锥形瓶内的体积，使得O₂体积偏大，导致测定结果偏大；
（12）如果使用短导管由于温度降低后会使水沿着导管倒吸入锥形瓶内，所以量筒中长导管的作用是起缓冲作用，防止温度降低至室温时，测量结果产生偏差（或防倒吸）
（13）锥形瓶中原来的空气体积与反应后留下的气体体积相同，装置中原有空气不会影响实验结果；
（14）根据题意可知滤液蒸发得无水固体1.39g是碳酸钠的质量，设生成1.39g碳酸钠需要过碳酸钠的质量为Y则：
2（2Na₂CO₃?3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
    628              424
    Y               1.39g
根据：解得Y=2.06g，所以样品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的质量分数为：×100%=93.6%；
（15）根据碳酸钠与酸反应产生二氧化碳的质量计算出过碳酸钠的质量，再除以样品质量，或与钙盐或钡盐反应产生沉淀的质量计算出过碳酸钠的质量，再除以样品的质量．
故答案为：（1）2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂  （2）防止过碳酸钠分解，影响产量和产率
（3）过碳酸钠在NaCl溶液中溶解度较小，易析出晶体
（4）过滤  玻璃棒  漏斗    （5）B    （6）NaCl   Na₂CO₃（或H₂O₂）
（7）检查气密性  不再产生气体时    （8）溶解过碳酸钠，利于其分解   MnO₂（或CuO）
（9）A；（10）95.0%；（11）滴入的水占据了锥形瓶内的体积，使得O₂体积偏大；（12）起缓冲作用，防止温度降低至室温时，测量结果产生偏差（或防倒吸）
（13）不正确，装置中原有空气和生成的O₂等体积代换 （注：理由叙述不正确不给分）；（14）93.6%（或93.4%）；
（15）想方法测出过碳酸钠和酸反应生成CO₂的体积或质量，进而进行计算（或过碳酸钠和氯化钙、氯化钡等溶液生成沉淀质量进行测定）（其他合理答案也可得分）
点评：本题考查了过碳酸钠、碳酸钠的化学性质及有关溶液及化学方程式的计算，注重考查学生的分析能力和基本计算能力．