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(xué)方程式為2(2 Na2CO3?3 H2O2 )=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是制備過碳酸鈉的工藝流程. 請(qǐng)回答問題: (1)反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2Na2CO3+3H2O2═2Na2CO3?3H2O2 2Na2CO3+3H2O2═2Na2CO3?3H2O2 ;(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 防止過碳酸鈉分解,影響產(chǎn)量和產(chǎn)率 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?yàn)?!--BA--> 過碳酸鈉在NaCl溶液中溶解度較小,易析出晶體 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 過濾 ,若在實(shí)驗(yàn)室完成此操作,需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒 玻璃棒 和漏斗 漏斗 ;(5)洗滌過碳酸鈉晶體最好選用 B 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 NaCl 和Na2CO3(或H2O2) Na2CO3(或H2O2) ;Ⅱ、純度測(cè)定:測(cè)定過碳酸鈉樣品(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 檢查氣密性 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 不再產(chǎn)生氣體 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 檢查氣密性 檢查氣密性 、④不再產(chǎn)生氣體 不再產(chǎn)生氣體 ;(8)實(shí)驗(yàn)中,水的作用是 溶解過碳酸鈉,利于其分解 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(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變,可能是MnO2(或CuO) MnO2(或CuO) (填化學(xué)式);(9)實(shí)驗(yàn)中, A A ,則開始收集氣體;A.剛開始出現(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(通常情況下,氧氣的密度近似為1.43g?L-1.),計(jì)算過碳酸鈉樣品中2Na2CO3?3H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[Mr(2Na2CO3?3H2O2)=314、Mr(O2)=32] 95% 95% ;[實(shí)驗(yàn)反思]: (11)經(jīng)過討論,小組同學(xué)一致認(rèn)為測(cè)定結(jié)果偏大,可能原因是 滴入的水占據(jù)了錐形瓶?jī)?nèi)的體積,使得O2體積偏大 滴入的水占據(jù)了錐形瓶?jī)?nèi)的體積,使得O2體積偏大 ;(12)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) 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)有同學(xué)提出,裝置中原有空氣會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏大.這種說法是否正確,如不正確,請(qǐng)說明理由. 不正確,裝置中原有空氣和生成的O2等體積代換 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(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?jǐn)?shù)為 93.6% 93.6% .(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)? 想方法測(cè)出過碳酸鈉和酸反應(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 想方法測(cè)出過碳酸鈉和酸反應(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 .(只需給出簡(jiǎn)要的方案)
分析:(1)根據(jù)方程式的書寫方法考慮;(2)根據(jù)過碳酸鈉不穩(wěn)定受熱易分解考慮;(3)根據(jù)過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濾操作用到的儀器考慮;(5)根據(jù)過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)錐形瓶中原來的空氣體積與反應(yīng)后留下的氣體體積相同考慮;(14)由過碳酸鈉分解的方程式根據(jù)碳酸鈉的質(zhì)量是1.39g計(jì)算出過碳酸鈉的質(zhì)量,再除以2.20g;(15)根據(jù)過碳酸鈉與酸反應(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)物是碳酸鈉和過氧化氫,生成物是過碳酸鈉,用觀察法配平即可,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,所以生產(chǎn)過程中,加入較多的NaCl,以便過碳酸鈉晶體析出; (4)不溶于液體的固體和液體分離的方法是過濾,過濾時(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)由于過碳酸鈉遇水易分解所以用沒有水的試劑清洗,用無水酒精; (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)過碳酸鈉含量的方法是通過過碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量計(jì)算出過碳酸鈉的質(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,待沒有氣泡產(chǎn)生停止收集; (8)實(shí)驗(yàn)中,水的作用是溶解過碳酸鈉有利于發(fā)生分解反應(yīng),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(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變,說明是催化劑,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,所以一開始就應(yīng)當(dāng)收集; (10)過碳酸鈉分解產(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)
則樣品中,2Na2CO3?3H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
(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碳酸鈉需要過碳酸鈉的質(zhì)量為Y則: 2(2Na2CO3?3H2O2)═4Na2CO3+6H2O+3O2↑ 628 424 Y 1.39g 根據(jù):
(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(shí) (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?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.
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