Question

過(guò)碳酸鈉廣泛用于洗滌、紡織、醫(yī)療、造紙等．某興趣小組展開(kāi)了深入的學(xué)習(xí)：
[資料卡片]：

1、過(guò)碳酸鈉具有碳酸鈉和過(guò)氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解； 2、過(guò)碳酸鈉分解的化學(xué)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(guò)碳酸鈉的工藝流程．

請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____；
（2）生產(chǎn)中，反應(yīng)及干燥均需在較低溫度下進(jìn)行，原因是______；
（3）生產(chǎn)過(guò)程中，需加入較多的NaCl，以便過(guò)碳酸鈉晶體析出，這是因?yàn)開(kāi)_____．
（4）操作A的名稱(chēng)是______，若在實(shí)驗(yàn)室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、______和______；
（5）洗滌過(guò)碳酸鈉晶體最好選用______．
A．蒸餾水    B．無(wú)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(zhì)是______和______；
Ⅱ、純度測(cè)定：測(cè)定過(guò)碳酸鈉樣品（雜質(zhì)不溶于水）中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置（部分儀器略去），并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
[實(shí)驗(yàn)步驟]：①______；②將過(guò)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(mǎn)水；③連接儀器，打開(kāi)分液漏斗活塞，緩緩滴入水；④待裝置A中______時(shí)，停止滴加水，并關(guān)閉活塞；⑤待量筒中水面不再變化時(shí)，記錄其中水面刻度；⑥根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．
[實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理]：
（7）完善實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：①______、④______；
（8）實(shí)驗(yàn)中，水的作用是______；黑色粉末能加快過(guò)碳酸鈉的分解速率，其自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變，可能是______（填化學(xué)式）；
（9）實(shí)驗(yàn)中，______，則開(kāi)始收集氣體；
A．剛開(kāi)始出現(xiàn)氣泡時(shí)       B．當(dāng)氣泡均勻連續(xù)出現(xiàn)時(shí)
C．若用帶火星木條放在導(dǎo)管口部，復(fù)燃時(shí)
（10）若量筒中收集到氣體的體積是224mL，計(jì)算過(guò)碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[Mr=314、Mr（O₂）=32]______；
[實(shí)驗(yàn)反思]：
（11）經(jīng)過(guò)討論，小組同學(xué)一致認(rèn)為測(cè)定結(jié)果偏大，可能原因是______；
（12）量筒中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是______；
（13）有同學(xué)提出，裝置中原有空氣會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏大．這種說(shuō)法是否正確，如不正確，請(qǐng)說(shuō)明理由．______；
（14）經(jīng)過(guò)討論，小組同學(xué)一致認(rèn)為可用下述方案進(jìn)行測(cè)定．方案：將裝置A中剩余物過(guò)濾，洗滌濾渣，并將洗滌液并入濾液蒸發(fā)得無(wú)水固體1.39g．則樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____．
（15）根據(jù)資料卡片，你還能設(shè)計(jì)出什么方案測(cè)定樣品中2Na₂CO₃?3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？______．（只需給出簡(jiǎn)要的方案）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)方程式的書(shū)寫(xiě)方法考慮；（2）根據(jù)過(guò)碳酸鈉不穩(wěn)定受熱易分解考慮；（3）根據(jù)過(guò)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(guò)濾操作用到的儀器考慮；（5）根據(jù)過(guò)碳酸鈉遇水易分解考慮；（6）根據(jù)循環(huán)使用的物質(zhì)必須在前面的反應(yīng)中是反應(yīng)物；（7）根據(jù)制取氣體前檢查裝置氣密性考慮；（8）根據(jù)過(guò)碳酸鈉溶解后反應(yīng)速度快和催化劑的選擇考慮；（9）根據(jù)開(kāi)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(zhì)量，再根據(jù)氧氣的質(zhì)量計(jì)算出過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量，再除以樣品的質(zhì)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(dǎo)管造成的后果考慮；（13）根據(jù)錐形瓶中原來(lái)的空氣體積與反應(yīng)后留下的氣體體積相同考慮；（14）由過(guò)碳酸鈉分解的方程式根據(jù)碳酸鈉的質(zhì)量是1.39g計(jì)算出過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量，再除以2.20g；（15）根據(jù)過(guò)碳酸鈉與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量，或與鈣鹽或鋇鹽反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算．
解答：解：（1）由圖示可知反應(yīng)物是碳酸鈉和過(guò)氧化氫，生成物是過(guò)碳酸鈉，用觀(guān)察法配平即可，所以方程式是：2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂；
（2）由資料卡片中內(nèi)容可知過(guò)碳酸鈉不穩(wěn)定受熱易分解，所以反應(yīng)及干燥均需在較低溫度下進(jìn)行，原因是防止過(guò)碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率
（3）過(guò)碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，所以生產(chǎn)過(guò)程中，加入較多的NaCl，以便過(guò)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(guò)濾，過(guò)濾時(shí)要用到鐵架臺(tái)、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(guò)碳酸鈉遇水易分解所以用沒(méi)有水的試劑清洗，用無(wú)水酒精；
（6）在反應(yīng)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(cè)過(guò)碳酸鈉含量的方法是通過(guò)過(guò)碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量計(jì)算出過(guò)碳酸鈉的質(zhì)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(méi)有氣泡產(chǎn)生停止收集；
（8）實(shí)驗(yàn)中，水的作用是溶解過(guò)碳酸鈉有利于發(fā)生分解反應(yīng)，黑色粉末能加快過(guò)碳酸鈉的分解速率，其自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變，說(shuō)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(kāi)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(kāi)始就應(yīng)當(dāng)收集；
（10）過(guò)碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=95.0%
（11）滴入的水占據(jù)了錐形瓶?jī)?nèi)的體積，使得O₂體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大；
（12）如果使用短導(dǎo)管由于溫度降低后會(huì)使水沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶?jī)?nèi)，所以量筒中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是起緩沖作用，防止溫度降低至室溫時(shí)，測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差（或防倒吸）
（13）錐形瓶中原來(lái)的空氣體積與反應(yīng)后留下的氣體體積相同，裝置中原有空氣不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
（14）根據(jù)題意可知濾液蒸發(fā)得無(wú)水固體1.39g是碳酸鈉的質(zhì)量，設(shè)生成1.39g碳酸鈉需要過(guò)碳酸鈉的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=93.6%；
（15）根據(jù)碳酸鈉與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量，再除以樣品質(zhì)量，或與鈣鹽或鋇鹽反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量計(jì)算出過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量，再除以樣品的質(zhì)量．
故答案為：（1）2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃?3H₂O₂  （2）防止過(guò)碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率
（3）過(guò)碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，易析出晶體
（4）過(guò)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(shí)    （8）溶解過(guò)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?jī)?nèi)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(shí)，測(cè)量結(jié)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(cè)出過(guò)碳酸鈉和酸反應(yīng)生成CO₂的體積或質(zhì)量，進(jìn)而進(jìn)行計(jì)算（或過(guò)碳酸鈉和氯化鈣、氯化鋇等溶液生成沉淀質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定）（其他合理答案也可得分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查了過(guò)碳酸鈉、碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)及有關(guān)溶液及化學(xué)方程式的計(jì)算，注重考查學(xué)生的分析能力和基本計(jì)算能力．