Question

3．過(guò)碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑．某興趣小組制備過(guò)碳酸鈉的實(shí)驗(yàn)方案和裝置示意圖如下：

已知：主反應(yīng) 2Na₂CO₃（aq）+3H₂O₂（aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s）△H＜0
副反應(yīng) 2H₂O₂=2H₂O+O₂↑50°C時(shí)　　2Na₂CO₃•3H₂O₂（s）　開(kāi)始分解
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）步驟①的關(guān)鍵是控制溫度，其措施有冷水浴、和緩慢滴加H₂O₂溶液．
（2）在濾液X中加入適量NaCl固體可析出過(guò)碳酸鈉，原因是增大鈉離子濃度、降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用）．
（3）步驟③中選用無(wú)水乙醇洗滌產(chǎn)品的目的是洗去水份，利于干燥．
（4）下列物質(zhì)中，會(huì)引起過(guò)碳酸鈉失效的有AB．
A、Na₂S    B、FeCl₃    C、Na₂SiO₃    D、NaHCO₃
（5）如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來(lái)表示消毒效率，那么，ClO₂、H₂O₂、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是ClO₂＞H₂O₂＞Cl₂．
（6）設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃兩種白色粉末，不能達(dá)到預(yù)期目的是（　　）
A、取等量的白色粉末滴加等濃度的鹽酸，比較產(chǎn)生氣泡的快慢
B．分別向等量的白色粉末中加等體積適量的水，比較固體溶解量的多少
C．分別將等量的白色粉末配成溶液，然后加入澄清石灰水，比較是否有沉淀生成
D．分別將等量的白色粉末用如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較澄清石灰水是否變混濁

Answer 1

分析 雙氧水和碳酸鈉混合控制溫度發(fā)生反應(yīng)2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），靜置過(guò)濾得到固體2Na₂CO₃•3H₂O₂，將固體洗滌、干燥得到較純凈的2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（1）溫度過(guò)高時(shí)過(guò)碳酸鈉分解導(dǎo)致其產(chǎn)率過(guò)低，反應(yīng)溫度較低，控制溫度可遷移苯與硝酸反應(yīng)的溫度控制方法：可以攪拌冷卻，讓反應(yīng)速率減小，緩慢滴加H₂O₂溶液；
（2）溶液X中含有溶解的過(guò)碳酸鈉，鈉離子濃度越大，過(guò)碳酸鈉的溶解度越��；
（3）過(guò)碳酸鈉難溶于乙醇，水和乙醇互溶；
（4）過(guò)碳酸鈉相當(dāng)于帶結(jié)晶雙氧水的碳酸鈉，具有雙氧水的性質(zhì)，催化劑、還原性物質(zhì)易促進(jìn)過(guò)碳酸鈉反應(yīng)而導(dǎo)致失效；
（5）計(jì)算獲得1mol電子需要ClO₂、H₂O₂、Cl₂的質(zhì)量，質(zhì)量越小消毒效率越高；
（6）A．等量的碳酸氫鈉與等體積、等濃度的鹽酸反應(yīng)快些；
B．碳酸鈉和碳酸氫鈉在等溫時(shí)的溶解度的不同，碳酸氫鈉的溶解度較��；
C．Na₂CO₃和NaHCO₃均可與澄清石灰水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀；
D．加熱碳酸氫鈉分解放出CO₂與澄清石灰水生成沉淀，碳酸鈉加熱不易分解．

解答 解：雙氧水和碳酸鈉混合控制溫度發(fā)生反應(yīng)2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），靜置過(guò)濾得到固體2Na₂CO₃•3H₂O₂，將固體洗滌、干燥得到較純凈的2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（1）制備過(guò)碳酸鈉是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量使溫度升高，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)碳酸鈉分解，從而降低其產(chǎn)率，反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行，控制溫度可遷移苯與硝酸反應(yīng)的溫度控制方法，即水浴法；攪拌也可以控制溫度，所以還可用磁力攪拌的方法；讓反應(yīng)速率減小控制溫度，所以可用緩慢滴加H₂O₂溶液的方法，
故答案為：冷水�。痪徛�滴加H₂O₂溶液等；
（2）加入氯化鈉固體，鈉離子濃度增大，降低了過(guò)碳酸鈉的溶解度，可以析出過(guò)碳酸鈉，
故答案為：增大鈉離子濃度、降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用）；
（3）無(wú)水乙醇能和水互溶，且極易揮發(fā)，所以選用無(wú)水乙醇洗滌，所以其目的是：洗去水份，利于干燥，
故答案為：洗去水份，利于干燥；
（4）過(guò)碳酸鈉相當(dāng)于帶結(jié)晶雙氧水的碳酸鈉，具有雙氧水的性質(zhì)，F(xiàn)eCl₃能作雙氧水分解的催化劑，亞硫酸鈉具有還原性，能被過(guò)碳酸鈉氧化，碳酸氫鈉和硅酸鈉都不與過(guò)碳酸鈉反應(yīng)，故選：AB；
（5）Cl元素最終轉(zhuǎn)化為氯離子，過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為水，獲得1mol電子，需要ClO₂的質(zhì)量為$\frac{1mol}{4-（-1）}$×68.5g/mol=13.7g，需要H₂O₂的質(zhì)量為$\frac{1mol}{2}$×34g/mol=17g，需要Cl₂的質(zhì)量為$\frac{1mol}{2}$×71g/mol=35.5g，故消毒效率：ClO₂＞H₂O₂＞Cl₂，
故答案為：ClO₂；H₂O₂；Cl₂；
（6）A．等量的碳酸氫鈉與等體積、等濃度的鹽酸反應(yīng)快些，可鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉，故A正確；
B．碳酸氫鈉的溶解度較小，分別向等量的白色粉末中加等體積適量的水，比較固體溶解量的多少，可以鑒別二者，故B正確；
C．Na₂CO₃和NaHCO₃均可與澄清石灰水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，故加入澄清石灰水比較是否有沉淀生成的方法不能鑒別兩白色粉末，故C錯(cuò)誤；
D．加熱碳酸氫鈉分解放出CO₂與澄清石灰水生成沉淀，碳酸鈉加熱不易分解，可以進(jìn)行鑒別，故D正確，
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、物質(zhì)鑒別方案等，側(cè)重考查學(xué)生分析能力及知識(shí)遷移、基本操作能力，題目難度中等．