Question

11．一種名為“污漬爆炸鹽”的洗滌產品能高效去除衣物上的頑固污漬，是當前使用最為廣泛的洗滌助劑之一．某校化學興趣小組的同學在老師的指導下對該產品開展了以下探究活動．
【查閱資料】“污漬爆炸鹽”的主要成分是過碳酸鈉（Na₂CO₄，相對分子質量為122），它是一種白色粉末，易溶于水，且能與水反應，生成一種碳酸鹽和一種強氧化性的物質．
【實驗探究一】過碳酸鈉的性質
為探究過碳酸鈉的性質，同學們設計了以下實驗，請按要求完成表格內容：

序號	實驗步驟	實驗現象	實驗分步結論（或解釋）
①	向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水	固體溶解	過碳酸鈉易溶于水， 能與水發生反應．
②	向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末	有大量氣泡 產生	2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑
③	將帶火星的木條置于試管口	木條復燃	序號②試管中產生的氣體是； 過碳酸鈉溶于水能生成過氧化氫．
④	取序號③試管中的上層清液加入氯化鈣溶液	產生白色 沉淀	反應的化學方程式Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl．
小結	過碳酸鈉與水反應的化學方程式是Na2CO4+H2O═Na2CO3+H2O2．

【實驗探究二】過碳酸鈉的含量測定
同學們經討論設計了如圖所示的實驗裝置．圖中裝置B盛裝氫氧化鈉溶液，C盛裝澄清石灰水，D盛裝濃硫酸，E、F均裝入干燥的堿石灰（主要成分：氧化鈣和氫氧化鈉的固體混合物；可吸收二氧化碳和水蒸氣）．

【實驗討論】
（1）①稱量裝置E的質量；②組裝好裝置，檢查氣密性，裝入藥品；③關閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣；④關閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣；⑤依次關閉活塞K₁、K₃、K₄，打開活塞K K₂、，直到反應不再進行；⑥再次稱量裝置E的質量．
以上實驗步驟的正確順序是D；
A．①②③④⑤⑥B．②①④⑤③⑥C．①②④⑤③⑥D．②④①⑤③⑥
（2）關閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣排出裝置中原有的空氣，此時裝置B的作用是除去原有空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）反應完全后關閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣的目的是將裝置中殘留的二氧化碳排出，被E裝置充分吸收；
（4）同學們稱取6.63g含碳酸鈉雜質的過碳酸鈉樣品（不含其他雜質）進行實驗，根據實驗后E裝置增重2.42g，求該樣品中過碳酸鈉的含量（寫出計算過程，結果保留小數點后一位）．
（5）裝置F的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置，干擾實驗，若不連接裝置F，測定的過碳酸鈉含量會偏低（填“偏高”或“偏低”）．

Answer 1

分析 【實驗探究一】①過碳酸鈉溶于水時，反應生成碳酸鈉和過氧化氫；
③過氧化氫遇二氧化錳能分解生成氧氣，所以可以用帶火星的木條來檢驗；
④碳酸鈉能和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，根據反應物、生成物和條件書寫方程式；
實驗小結：根據質量守恒定律和過碳酸鈉與水反應的規律書寫化學方程式．
【實驗探究二】
（1）根據氫氧化鈉可以與二氧化碳反應，除去二氧化碳分析；
（2）根據實驗要求分析解答；
（3）根據堿石灰的成分和作用分析；
（4）根據碳酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳；當氣體通過濃硫酸時被干燥，通入E中裝入堿石灰吸收其中的二氧化碳，利用二氧化碳的質量求出樣品中過碳酸鈉的含量；
（5）E、F均裝入干燥的堿石灰，F裝置可以防止空氣中的成分進入E裝置被吸收．

解答 【實驗探究一】①向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水，目的是讓過碳酸鈉溶于水且能與水反應；
③根據題給條件可知，過碳酸鈉溶于水時，反應生成碳酸鈉和過氧化氫，向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末，產生了大量的氣體，可使帶火星的木條復燃，說明該氣體是氧氣，進一步說明了含有過氧化氫溶液；
④碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣和氯化鈉，方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
實驗小結：由于過碳酸鈉與水反應生成碳酸鈉和過氧化氫，說明過碳酸鈉中含氧量比碳酸鈉高，并且過碳酸鈉的相對分子質量為122；碳酸鈉的相對分子質量為106，所以過碳酸鈉應為Na₂CO₄；過碳酸鈉與水反應的化學方程式為：Na₂CO₄+H₂O=Na₂CO₃+H₂O₂；
【實驗探究二】
（1）根據實驗要求，組裝好裝置，檢查氣密性，裝入藥品，關閉活塞K、K₂，打開活塞K₁、K₃、K₄，通入一段時間的氮氣；稱量裝置E的質量，依次關閉活塞K₁、K₃、K₄，打開活塞K₂、K；關閉活塞K，打開活塞K₁，通入氮氣；再次稱量裝置E的質量．
（2）氫氧化鈉可以與二氧化碳反應，除去空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）過碳酸鈉溶于水時，反應生成碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫在二氧化錳作用下生成水和氧氣；碳酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳；當氣體通過濃硫酸時被干燥，通入E中裝入堿石灰吸收其中的二氧化碳；實驗完畢后通入氮氣的目的是將裝置中的氣體排出，被E裝置完全吸收；
（4）設該樣品中過碳酸鈉的質量為x，則碳酸鈉的質量為：6.63g-x，
實驗后E裝置增重2.42g，說明反應生成了2.42g二氧化碳，
Na₂CO₄+H₂O=Na₂CO₃+H₂O₂，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，
   122                106                    106                                    44
    x                   $\frac{106x}{122}$             $\frac{106x}{122}+6.63g+x$                   2.42g
$\frac{106}{\frac{106x}{122}+6.63g+x}$=$\frac{44}{2.42g}$
x=6.1g，
該樣品中過碳酸鈉的含量為：$\frac{6.1g}{6.63g}$×100%=92%，
（5）F裝入干燥的堿石灰，F裝置可以防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置被吸收，這樣E裝置在測定前后的質量差值偏大，計算出了樣品中碳酸鈉的含量偏高，過碳酸鈉的含量偏低．
故答案為：

序號	實驗步驟	實驗現象	實驗分步結論（或解釋）
①	向盛有過碳酸鈉固體的試管中加入適量水	固體溶解	過碳酸鈉易溶于水， 能與水發生反應．
②	向序號①的所得溶液中加入適量的二氧化錳粉末	有大量氣泡 產生	2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑
③	將帶火星的木條置于試管口	木條復燃	序號②試管中產生的氣體是 O2； 過碳酸鈉溶于水能生成過氧化氫．
④	取序號③試管中的上層清液加入氯化鈣溶液	產生白色 沉淀	反應的化學方程式 Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl．
小結	過碳酸鈉與水反應的化學方程式是 Na2CO4+H2O═Na2CO3+H2O2．

（1）D；
（2）除去原有空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進入E裝置；
（3）將裝置中殘留的二氧化碳排出，被E裝置充分吸收；
（4）該樣品中過碳酸鈉的含量為92%；
（5）防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E裝置，干擾實驗；偏低．

點評 本題主要考查同學們的實驗分析能力，難度較大，記住氧氣的檢驗方法，掌握過氧化氫和碳酸鈉的性質，能夠根據物質的性質來選擇合適的方法來對物質加以驗證，其中檢驗碳酸鹽常用的方法是用稀鹽酸和氯化鈣等．