Question

過(guò)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(kāi)了深入的學(xué)習(xí)：
【資料卡片】：

Ⅰ、制備研究：下圖是制備過(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      ；
（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)?u>      。
（4）操作A的名稱是    ，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)了如下圖所示實(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；（2分）
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（通常情況下，氧氣的密度近似為1.43g·L^—1。），計(jì)算過(guò)碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［3分，Mr（2Na₂CO₃·3H₂O₂）=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      。
（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

（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（2分）
（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93.5％）
（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）

解析試題分析：（1）根據(jù)制備過(guò)碳酸鈉的工藝流程圖可知，反應(yīng)器中的反應(yīng)物是Na₂CO₃溶液和H₂O₂溶液，生成物是制備的過(guò)碳酸鈉，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂CO₃+3H₂O₂=2Na₂CO₃·3H₂O₂。
（2）根據(jù)資料卡片可知，過(guò)碳酸鈉不穩(wěn)定，受熱、遇水易分解，故為了防止過(guò)碳酸鈉分解，影響產(chǎn)量和產(chǎn)率，在生產(chǎn)中，反應(yīng)及干燥均需在較低溫度下進(jìn)行。
（3）根據(jù)題意分析，加入較多的NaCl，能使過(guò)碳酸鈉晶體析出，說(shuō)明相同溫度下，過(guò)碳酸鈉在NaCl溶液中的溶解度，要比在水中的溶解度小，溶液容易達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)而有晶體析出。
（4）根據(jù)圖示可知，操作A是將母液和不溶于母液的晶體分離開(kāi)來(lái)的操作，故為過(guò)濾；過(guò)濾需要過(guò)濾器，自然需要漏斗，同時(shí)還需要玻璃棒引流。
（5）由于過(guò)碳酸鈉不穩(wěn)定，遇水易分解，故洗滌過(guò)碳酸鈉晶體時(shí)不能涉及到水，所以最好選用無(wú)水酒精，故選B。
（6）根據(jù)圖示可知，為了能使過(guò)碳酸鈉晶體析出，向溶液中加入了大量的NaCl，故母液中一定含有NaCl，此外，該母液是Na₂CO₃的母液，即為Na₂CO₃的飽和溶液，故溶液中一定含有Na₂CO₃。
（7）①根據(jù)題意，要利用該裝置制取并收集氧氣，故需要裝置不能漏氣，所以反應(yīng)前要檢查裝置的氣密性；④當(dāng)A中不再產(chǎn)生氣體時(shí)，說(shuō)明過(guò)碳酸鈉已完全反應(yīng)，則不需再加水。
（8）根據(jù)題意，過(guò)碳酸鈉不穩(wěn)定，遇水易分解，所以加水能促進(jìn)其分解，同時(shí)水能溶解過(guò)碳酸鈉，增大其與催化劑的接觸面，增加反應(yīng)的速率；
根據(jù)題意，黑色粉末能加快過(guò)碳酸鈉的分解速率，而其自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變，故該黑色粉末是該反應(yīng)的催化劑，故可能是MnO₂（或CuO）。
（9）當(dāng)有氣泡產(chǎn)生時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)開(kāi)始，故要立即收集。故選A
（10）根據(jù)公式計(jì)算，過(guò)碳酸鈉分解產(chǎn)生氧氣質(zhì)量=224mL×10^—3×1.43g/L^—1 = 0.32g；
設(shè)過(guò)碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的質(zhì)量為x
2(2Na₂CO₃·3H₂O₂) =4Na₂CO₃ + 6H₂O + 3O₂↑
628                         96
x                          0.32g
628：96=x：0.32g
解得x=2.09g
則樣品中，2Na₂CO₃·3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
（11）由于滴入的水占據(jù)了錐形瓶?jī)?nèi)一定的體積，故使得O₂體積偏大。
（12）根據(jù)資料卡片可知，過(guò)碳酸鈉分解反應(yīng)過(guò)程中會(huì)放出熱量，故生成的氧氣會(huì)受熱膨脹，而當(dāng)反應(yīng)結(jié)束溫度降低至室溫時(shí)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小，而此時(shí)由于長(zhǎng)導(dǎo)管的開(kāi)口已在水面以上，故可防止倒吸。
（13）不正確，因?yàn)檠b置中原有的空氣雖在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)被排入量筒，但由于壓強(qiáng)的原因，最后裝置中仍會(huì)保留一部分生成的氧氣，故相當(dāng)于裝置中原有空氣和生成的O₂等體積代換。
（14）根據(jù)資料可知，2(2Na₂CO₃·3H₂O₂) = 4Na₂CO₃ + 6H₂O + 3O₂↑，故完全反應(yīng)后的溶液中的溶質(zhì)是Na₂CO₃，所以將裝置A中剩余物過(guò)濾，洗滌濾渣（催化劑），并將洗滌液并入濾液蒸發(fā)，得到的1.39g無(wú)水固體即為Na₂CO₃晶體的質(zhì)量。
設(shè)過(guò)碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃·3H₂O₂的質(zhì)量為x
2(2Na₂CO₃·3H₂O₂) =4Na₂CO₃ + 6H₂O + 3O₂↑
628          424
x            1.39g
628：424=x：1.39g
解得x=2.06g
則樣品中，2Na₂CO₃·3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
（15）根據(jù)資料卡片可知，過(guò)碳酸鈉具有碳酸鈉的性質(zhì)，故可加酸和其反應(yīng)，并想辦法測(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。
考點(diǎn)：飽和溶液和不飽和溶液，過(guò)濾，書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量，鹽的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和探究，并通過(guò)觀察、記錄和分析的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來(lái)驗(yàn)證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。