Question

10．过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂．某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如图1：

已知：
主反应    2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂ （s）△H＜0
副反应   2H₂O₂=2H₂O+O₂↑
滴定反应 6KMnO₄+5（2Na₂CO₃•3H₂O₂）+19H₂SO₄=3K₂SO₄+6MnSO₄+10Na₂SO₄+10CO₂↑+15O₂↑+34H₂O 50°C时2Na₂CO₃•3H₂O₂（s） 开始分解
请回答下列问题：
（1）图2中支管的作用是平衡压强．
（2）步骤①的关键是控制温度，其措施有冷水浴和磁力搅拌；缓慢滴加H₂O₂溶液．
（3）在滤液X中加入适量NaCl固体或无水乙醇，均可析出过碳酸钠，原因是降低产品的溶解度（盐析作用或醇析作用）．
（4）步骤③中选用无水乙醇洗涤产品的目的是洗去水份，利于干燥，减少损耗．
（5）下列物质中，加入到过碳酸钠溶液中，不会产生大量气体的是CD．
A．MnO₂   B．FeCl₃    C．Na₂SO₃ D．NaOH  E HCl
（6）准确称取0.2000g 过碳酸钠于250mL 锥形瓶中，加50mL 蒸馏水溶解，再加50mL 2.0mol•L^-1 H₂SO₄，用2.000×10^-2 mol•L^-1 KMnO₄ 标准溶液滴定至终点时消耗30.00mL，则产品中H₂O₂的质量分数为25.50%．

Answer 1

分析 双氧水和碳酸钠混合控制温度发生反应2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），静置过滤得到固体2Na₂CO₃•3H₂O₂，将固体洗涤、干燥得到较纯净的2Na₂CO₃•3H₂O₂．
（1）反应中有气体生成导致压强改变，支管的作用是平衡压强保证液体顺利流出；
（2）反应温度较低，控制温度可迁移苯与硝酸反应的温度控制方法；还可以搅拌冷却；让反应速率减小，缓慢滴加H₂O₂溶液；
（3）溶液X中含有溶解的过碳酸钠，钠离子浓度越大，过碳酸钠的溶解度越小；过碳酸钠难溶于乙醇；
（4）过碳酸钠难溶于乙醇，水和乙醇互溶；
（5）过碳酸钠可以看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物，MnO₂、FeCl₃，催化过氧化氢分解，Na₂SO₃有还原性，能被过碳酸钠氧化，但无气体放出，氯化氢能和碳酸钠反应，只有氢氧化钠不反应；
（6）结合反应方程式计算H₂O₂的质量分数．

解答 解：（1）副反应化学方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，有气体生成导致压强增大，如不及时平衡压强，容易产生实验事故，所以支管有平衡压强的作用，保证液体顺利流出，
故答案为：平衡压强；
（2）反应温度较低，控制温度可迁移苯与硝酸反应的温度控制方法，即水浴法；搅拌也可以控制温度，所以还可用磁力搅拌的方法；让反应速率减小控制温度，所以可用缓慢滴加H₂O₂溶液的方法，
故答案为：冷水浴；磁力搅拌；缓慢滴加H₂O₂溶液；
（3）加入氯化钠固体，钠离子浓度增大，降低了过碳酸钠的溶解度，可以析出过碳酸钠，加入有机物乙醇，过碳酸钠难溶于乙醇，降低了过碳酸钠的溶解度，可以析出过碳酸钠，
故答案为：降低产品的溶解度（盐析作用或醇析作用）；
（4）无水乙醇能和水互溶，且极易挥发，所以选用无水乙醇洗涤，所以其目的是：洗去水份，利于干燥，减少损耗，
故答案为：洗去水份，利于干燥，减少损耗；
（5）过碳酸钠可以看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物，MnO₂、FeCl₃能作双氧水的催化剂，催化过氧化氢分解生成水和氧气，Na₂SO₃有还原性，能被过碳酸钠氧化生成硫酸钠和水，无气体放出，氯化氢能和碳酸钠反应生成氯化钠和水和二氧化碳，只有氢氧化钠不反应，所以加入到过碳酸钠溶液中，不会产生大量气体的是亚硫酸钠和氢氧化钠，
故答案为：CD；
（6）设过氧化氢的质量为xg．
根据方程式 6KMnO₄+5（2Na₂CO₃•3H₂O₂）+19H₂SO₄=3K₂SO₄+6MnSO₄+10Na₂SO₄+10CO₂↑+15O₂↑+34H₂O
找出KMnO₄、2Na₂CO₃•3H₂O₂、H₂O₂的关系式
KMnO₄--2Na₂CO₃•3H₂O₂--15H₂O₂
6mol 15×34g
0.030L×2.000×10^-2 mol•L^-1 x
x=0.051
过氧化氢的质量分数=$\frac{0.051g}{0.2g}$×100%=25.50%
故答案为：25.50%．

点评 本题考查制备实验方案设计，侧重考查分析、计算及知识迁移、基本操作能力，依据题干信息将过碳酸钠看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物是解答关键，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识分析问题、解决问题能力，题目难度中等．