Question

6．過碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）廣泛用于洗滌、紡織、醫(yī)療、造紙等．某興趣小組展開了深入的學習：
【資料卡片】：
Ⅰ、制備研究：下圖是制備過碳酸鈉的工藝流程．
1、過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解；
2、過碳酸鈉分解的化學方程式為2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
3、H₂O₂分解放出熱量，Na₂CO₃受熱不分解；
請回答問題：
（1）反應器中發(fā)生反應的化學方程式為2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（2）生產(chǎn)中，反應及干燥均需在較低溫度下進行，原因是防止過碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率；
（3）生產(chǎn)過程中，需加入較多的NaCl，以便過碳酸鈉晶體析出，這是因為過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，易析出晶體．
（4）操作A的名稱是過濾，若在實驗室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒和漏斗；
（5）洗滌過碳酸鈉晶體最好選用B．
A．蒸餾水    B．無水酒精    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NaCl和Na₂CO₃（或H₂O₂）；
Ⅱ、純度測定：測定過碳酸鈉樣品（雜質(zhì)不溶于水）中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)．
小組同學設計了如下圖所示實驗裝置（部分儀器略去），并進行實驗．

【實驗步驟】：①檢查氣密性；②將過碳酸鈉樣品（2.20g）和少許黑色粉末均勻混合后置于裝置A中，在量筒中加滿水；③連接儀器，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入水；④待裝置A中不再產(chǎn)生氣體時時，停止滴加水，并關(guān)閉活塞；⑤待量筒中水面不再變化時，記錄其中水面刻度；⑥根據(jù)數(shù)據(jù)進行計算．
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】：
（7）完善實驗步驟的相關(guān)內(nèi)容：①檢查氣密性、④不再產(chǎn)生氣體時；
（8）實驗中，水的作用是溶解過碳酸鈉，利于其分解；黑色粉末能加快過碳酸鈉的分解速率，其自身質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后均不變，可能是MnO₂（或CuO）（填化學式）；
（9）實驗中，A，則開始收集氣體；
A．剛開始出現(xiàn)氣泡時       B．當氣泡均勻連續(xù)出現(xiàn)時
C．若用帶火星木條放在導管口部，復燃時
（10）若量筒中收集到氣體的體積是224mL（通常情況下，氧氣的密度近似為1.43g•L^-1．），計算過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)[3分，Mr（2Na₂CO₃•3H₂O₂）=314、Mr（O₂）=32]95.2%；
【實驗反思】：
（11）經(jīng)過討論，小組同學一致認為測定結(jié)果偏大，可能原因是滴入的水占據(jù)了錐形瓶內(nèi)的體積，使得O₂體積偏大；
（12）量筒中長導管的作用是防止因為氧氣溶于水而導致結(jié)果產(chǎn)生偏差；
（13）有同學提出，裝置中原有空氣會使測定結(jié)果偏大．這種說法是否正確，如不正確，請說明理由．不正確，裝置中原有空氣和生成的O₂等體積代換；
（14）經(jīng)過討論，小組同學一致認為可用下述方案進行測定．方案：將裝置A中剩余物過濾，洗滌濾渣，并將洗滌液并入濾液蒸發(fā)得無水固體1.39g．則樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)為93.6%（或93.5%）．
（15）根據(jù)資料卡片，你還能設計出什么方案測定樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)？想方法測出過碳酸鈉和酸反應生成CO₂的體積或質(zhì)量，進而進行計算（或過碳酸鈉和氯化鈣、氯化鋇等溶液生成沉淀質(zhì)量進行測定）．（只需給出簡要的方案）

Answer 1

分析 根據(jù)給出的轉(zhuǎn)化關(guān)系對應的過程分析每個對應的問題，或者直接分析每個問題，從給出的信息中找對應的信息．

解答 解：
（1）反應器中，是碳酸鈉和過氧化氫反應生成2Na₂CO₃•3H₂O₂，對應的化學方程式為 2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（2）由于“過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解”，所以生產(chǎn)中，反應及干燥均需在較低溫度下進行，主要防止過碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率；
（3）生產(chǎn)過程中，需加入較多的NaCl，以便過碳酸鈉晶體析出，說明過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，易析出晶體．
（4）操作A是固體和液體分離，為過濾，若在實驗室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒和漏斗；
（5）由于“過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解”，所以洗滌過碳酸鈉晶體不能使用含水物質(zhì)，所以在給出的選項中可以選用無水酒精，從而防止過碳酸鈉分解．
（6）由于加入了過量的氯化鈉，同時還有剩余的碳酸鈉或者過氧化氫，所以母液含有的溶質(zhì)是 NaCl和Na₂CO₃（或H₂O₂）；
（7）由于需要測量氣體的體積，所以需要裝置氣密性良好，所以①檢查氣密性，而過程中只要待完全反應才結(jié)束實驗，所以④為不再產(chǎn)生氣體時；
（8）由于過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解，所以實驗中，由于水的作用是解過碳酸鈉，利于其分解；黑色粉末能加快過碳酸鈉的分解速率，其自身質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后均不變，由于“過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解”，所以可以根據(jù)過氧化氫分解所用的催化劑為二氧化錳或者氧化銅等黑色物質(zhì)進行選擇，故可能是 MnO₂（或CuO）（填化學式）；
（9）由于需要收集全部的生成的氣體，實驗中，剛開始出現(xiàn)氣泡時，則開始收集氣體，而不是強調(diào)收集的氣體的純度；
 （10）設過碳酸鈉的質(zhì)量為x
氧氣質(zhì)量為224mL×10^-3×1.43g•L^-1=0.32g
2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）～3O₂↑
314×2                         32×3
x 0.32g
$\frac{314×2}{32×3}$=$\frac{x}{0.32g}$
解得x=2.09g
則樣品中，2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{2.09g}{2.20g}$×100%=95.0%
（11）經(jīng)過討論，小組同學一致認為測定結(jié)果偏大，可能原因是 滴入的水占據(jù)了錐形瓶內(nèi)的體積，使得O₂體積偏大；
（12）由于氧氣能溶于水，長導管的存在導致生成的氣體可以不經(jīng)過水，從而減少了損耗，所以量筒中長導管的作用是防止因為氧氣溶于水而導致結(jié)果產(chǎn)生偏差；
（13）有同學提出，裝置中原有空氣會使測定結(jié)果偏大．這種說法不正確，原因是裝置中原有空氣和生成的O₂等體積代換；
（14）無水固體1.39g，該無色固體為碳酸鈉．
設過碳酸鈉的質(zhì)量為y
2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
314×2                           106×4
y                                 1.39g
$\frac{314×2}{106×4}$=$\frac{y}{1.39g}$
y≈2.059g
則樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{2.059g}{2.20g}$×100%≈93.6%（或93.5%）．
（15）由于過碳酸鈉分解的化學方程式為2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑，所以可以考慮通過碳酸鈉和酸的反應轉(zhuǎn)化為氣體或者和可溶性鋇鹽或者鈣鹽反應得到沉淀來實現(xiàn)測定，所以想方法測出過碳酸鈉和酸反應生成CO₂的體積或質(zhì)量，進而進行計算（或過碳酸鈉和氯化鈣、氯化鋇等溶液生成沉淀質(zhì)量進行測定）．（只需給出簡要的方案）
故答案為：
（1）2Na₂CO₃+3H₂O₂═2Na₂CO₃•3H₂O₂；
 （2）防止過碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率；
（3）過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小，易析出晶體；
（4）過濾；  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；
（8）溶解過碳酸鈉，利于其分解；   MnO₂（或CuO）；
（9）A；
（10）95.0%
（11）滴入的水占據(jù)了錐形瓶內(nèi)的體積，使得O₂體積偏大；
（12）防止因為氧氣溶于水而導致結(jié)果產(chǎn)生偏差；
（13）不正確，裝置中原有空氣和生成的O₂等體積代換； 
（14）93.6%（或93.5%）；
（15）想方法測出過碳酸鈉和酸反應生成CO₂的體積或質(zhì)量，進而進行計算（或過碳酸鈉和氯化鈣、氯化鋇等溶液生成沉淀質(zhì)量進行測定）（其他合理答案也可得分），

點評 讀圖，從中獲得解答題目所需的信息，所以在解答題目時先看解答的問題，然后帶著問題去讀給出的圖進而去尋找解答有用的信息，這樣提高了信息撲捉的有效性．解答的問題實際上與復雜的轉(zhuǎn)化圖相比，其實很簡單很基礎，或者可以說轉(zhuǎn)化圖提供的是情境，考查基本知識．