Question

11．硫酸鈉-過氧化氫加合物（xNaSO₄•yH₂O₂•zH₂O）具有漂白、殺菌、消毒等作用，某研究小組為在實(shí)驗(yàn)室制備硫酸鈉-過氧化氫加合物的晶體并沉淀其組成，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)，請你參與并完成相關(guān)物體的解答．
（1）晶體制備：將Na₂SO₄溶解在一定濃度、含有特定溫穩(wěn)定劑的雙氧水溶液中，然后經(jīng)濃縮、結(jié)晶（填操作名稱）、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鈉-過氧化氫加合物的晶體；
（2）組成測定：①準(zhǔn)確稱取3.540g晶體，配制成100mL溶液A；②準(zhǔn)確量取25.00mL溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體1.165g．③再準(zhǔn)確量取25.00mL溶液A，加入適量稀硫酸酸化后，用0.0040mol•^-1KMnO₄溶液25.00mL．
①若室溫下BaSO₄的K_ap=1.1×10^-10，欲使溶液中c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5mol•L^-1，應(yīng)保持溶液中c（Ba²⁺）≥1.1×10^-5mol•L^-1；
②此時H₂O₂與KMnO₄溶液反應(yīng)的兩種方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=4Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
③實(shí)驗(yàn)時，KMnO₄溶液應(yīng)盛放在酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，滴定終點(diǎn)時的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液呈淺紅色且保持30秒不褪去；
④通過計算可以得到晶體的化學(xué)式為2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O．

Answer 1

分析 （1）晶體制備：將Na₂SO₄溶解在一定濃度、含有特定溫穩(wěn)定劑的雙氧水溶液中，然后經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鈉-過氧化氫加合物的晶體；
（2）①根據(jù)K_ap=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺）計算；
②酸性條件下，H₂O₂與KMnO₄溶液反應(yīng)生成錳離子和氧氣；
③KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕乳膠管，根據(jù)高錳酸鉀溶液本身的顏色變化判斷滴定終點(diǎn)；
④、②中得到的白色沉淀為硫酸鋇，其質(zhì)量為1.165g，所以物質(zhì)的量為0.005mol，根據(jù)硫酸根離子守恒得n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）=0.005mol，100mLA溶液中n（Na₂SO₄）=0.0025mol×4=0.02mol；根據(jù)方程式2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，③中n（H₂O₂）=$\frac{0.004000mol/L×0.025L×5}{2}$=0.0025mol，100mLA溶液中n（H₂O₂）=0.0025mol×4=0.01mol，結(jié)晶水的物質(zhì)的量=$\frac{3.540g-0.02mol×142g/mol-0.01mol×34g/mol}{18g/mol}$=0.02mol，同一化學(xué)式中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其個數(shù)之比，據(jù)此計算其化學(xué)式．

解答 解：（1）晶體制備：將Na₂SO₄溶解在一定濃度、含有特定溫穩(wěn)定劑的雙氧水溶液中，然后經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鈉-過氧化氫加合物的晶體，
故答案為：結(jié)晶；
（2）①根據(jù)K_sp=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺）得c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$，溶液中c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5mol•L^-1，所以c（Ba²⁺）≥$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol•L^-1=1.1×10^-5mol•L^-1，
故答案為：1.1×10^-5；
②酸性條件下，H₂O₂與KMnO₄溶液反應(yīng)生成錳離子和氧氣，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=4Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=4Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
③KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕乳膠管，所以要用酸式滴定管，滴定終點(diǎn)時，滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液呈淺紅色且保持30秒不褪去，
故答案為：酸式；滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液呈淺紅色且保持30秒不褪去；
④、②中得到的白色沉淀為硫酸鋇，其質(zhì)量為1.165g，所以物質(zhì)的量為0.005mol，根據(jù)硫酸根離子守恒得n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）=0.005mol，100mLA溶液中n（Na₂SO₄）=0.0025mol×4=0.02mol；根據(jù)方程式2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=4Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，③中n（H₂O₂）=$\frac{0.004000mol/L×0.025L×5}{2}$=0.0025mol，100mLA溶液中n（H₂O₂）=0.0025mol×4=0.01mol，結(jié)晶水的物質(zhì)的量=$\frac{3.540g-0.02mol×142g/mol-0.01mol×34g/mol}{18g/mol}$=0.02mol，同一化學(xué)式中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于其個數(shù)之比，所以硫酸鈉、雙氧水、水的個數(shù)之比=0.01mol：0.005mol：0.01mol=2：1：2，則化學(xué)式為2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O，
故答案為：2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)成分的判斷，側(cè)重考查分析、計算能力，知道各個步驟中發(fā)生的反應(yīng)，會根據(jù)各個物理量之間的關(guān)系式計算，題目難度中等．