Question

16．過碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）廣泛用于洗滌、紡織、醫療、造紙等．某興趣小組展開了深入的學習：
【資料卡片】：
①過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質，不穩定，受熱、遇水易分解；
②過碳酸鈉分解的化學方程式為2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
③H₂O₂分解放出熱量，Na₂CO₃受熱不分解；
I、制備研究：工業上采用“醇析法”將其轉化成固態的過碳酸鈉晶體（化學式為2Na₂CO₃•3H₂O₂），“醇析法”的生產工藝流程如下：

請回答問題：
（1）Na₂CO₃俗名：純堿；其水溶液能使酚酞變紅；
（2）H₂O₂受熱容易分解，寫出該分解反應的方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）生產過程中，反應及干澡均需在低溫度下進行，原因是H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂受熱都容易分解；
（4）生產過程中，加入較多無水乙醇后，過碳酸鈉晶體大量析出，此無水乙醇的作用可能是無水乙醇能降低過碳酸鈉溶解度；
（5）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；
（6）母液可以循環使用，但須進行“一系列操作”分離，這些操作包括：加入少里MnO₂，不再有氣泡產生后，過濾，將所得濾液再進行蒸餾（填操作名稱），即可得Na₂CO₃溶液和95%的乙醇．為獲取無水乙醇，還需進行的操作是：向95%的乙醇中加入足量CaO后，選A（填序號）裝置進行實驗．

II、純度測定：興趣小組同學設計了如圖1所示實驗裝置（部分儀器略去），測定過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質量分數．步驟如下：

①連接儀器并檢查好氣密性
②將過碳酸鈉樣品（2.20g）和少許MnO₂均勻混合后置于裝置A中，在量筒中加滿水；
③連接儀器，打開滴液漏斗活塞，緩緩滴入水；
④待裝置A中無氣泡冒出（或無明顯現象）時，停止滴加水，并關閉活塞；
⑤冷卻至室溫后，平視讀數；
⑥根據數據進行計算．
請回答下列問題：
（7）完善實驗步驟的相關內容：④無氣泡冒出（或無明顯現象）；
（8）第⑤中，已“冷卻至室溫”的判斷依據是：量筒內液面不再變化；
（9）量筒中，加裝的長導管的作用是：防止冷卻時，（短導管）將量筒中的水倒吸入A中影響測量；
（10）實驗中，A，則開始收集氣體；
A．剛開始出現氣泡時
B．當氣泡均勻連續出現時
C．若用帶火星木條放在導管口部，復燃時
（11）量筒的局部示意見圖2，平視讀數時應沿b視線（選填“a”或“b”） 進行．圖中b視線（選填“a”或“b”）對應的讀數較大．
（12）若量筒中收集到氣體的體積是224mL （己轉化為標準狀況下的數據），計算過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質量分數：95.0%；[Mr（O₂）=32、Mr（2Na₂CO₃•3H₂O₂）=314]
（13）經過討論，小組同學一致認為測定結果偏大，理由是當量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大（任寫一種）．

Answer 1

分析 I、制備過碳酸鈉，是在碳酸鈉溶液中加入穩定劑和雙氧水，可生成過碳酸鈉，在溶液中加入無水乙醇，使過碳酸鈉從溶液中析出，過濾得過碳酸鈉晶體，經洗滌、干燥得成品，濾液經分離得碳酸鈉溶液和無水乙醇，再循環利用，
（1）Na₂CO₃俗名為純堿，其水溶液中碳酸根離子水解，能使溶液呈堿性；
（2）H₂O₂受熱容易分解，生成水和氧氣，據此答題；
（3）根據過碳酸鈉不穩定，受熱易分解考慮；
（4）過碳酸鈉在乙醇中的溶解度較小，據此答題；
（5）根據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答題；
（6）母液里主要是過碳酸鈉和乙醇，要使所含有的物質可以循環使用，要先將過碳酸鈉分解得到碳酸鈉，再進行蒸餾，可得Na₂CO₃溶液和95%的乙醇，將95%的乙醇變為無水乙醇，要向95%的乙醇中加入足量CaO后，再進行蒸餾，據此選擇裝置；
II、純度測定：過碳酸鈉在二氧化錳作催化劑的條件下能產生氧氣，根據氧氣的體積可計算出樣品中過碳酸鈉的質量，進而確定樣品中過碳酸鈉的質量分數，
（7）根據實驗原理可知，要將過碳酸鈉充分分解才能停止加水，過碳酸鈉分解時有氧氣產生，可以根據是否有氣體產生判斷過碳酸鈉分解是否完全；
（8）根據裝置圖可知，當氣體熱脹冷縮時，量筒中液面會發生變化，據此判斷；
（9）根據如果使用短導管造成的后果考慮；
（10）開始錐形瓶中有空氣，最后錐形瓶中留有制取的氣體考慮；
（11）讀取量筒中液體體積時應使液體的凹液面與刻度線水平；量筒的小刻度在度部，而實驗中量筒是倒置的，據此分析；
（12）根據題意，有關系式2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）～3O₂，根據量筒中收集到氣體的體積可計算過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質量，進而確定其質量分數：
（13）根據裝置圖可知，當量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大，會導致測得的氧氣的體積偏大，據此分析．

解答 解：（1）Na₂CO₃俗名為純堿，其水溶液中碳酸根離子水解，能使溶液呈堿性，所以其水溶液能使酚酞變紅，
故答案為：純堿；紅；
（2）H₂O₂受熱容易分解，生成水和氧氣，反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂不穩定，受熱易分解，所以生產過程中，反應及干澡均需在低溫度下進行，防止其分解，
故答案為：H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂受熱都容易分解；
（4）過碳酸鈉在乙醇中的溶解度較小，所以實驗過程中用無水乙醇能降低過碳酸鈉溶解度，
故答案為：無水乙醇能降低過碳酸鈉溶解度；
（5）操作A為分離不溶于液體的固體和液體，所以操作A為過濾，過濾時用到的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒和漏斗，
故答案為：過濾；漏斗；
（6）母液里主要是過碳酸鈉和乙醇，要使所含有的物質可以循環使用，要先將過碳酸鈉分解得到碳酸鈉，再進行蒸餾，可得Na₂CO₃溶液和95%的乙醇，要使過碳酸鈉分解，要加MnO₂做催化劑，然后再過濾將二氧化錳除去，將95%的乙醇變為無水乙醇，要向95%的乙醇中加入足量CaO后，再進行蒸餾，所以要選擇A裝置，
故答案為：MnO₂；蒸餾；A；
（7）根據實驗原理可知，要將過碳酸鈉充分分解才能停止加水，過碳酸鈉分解時有氧氣產生，可以根據是否有氣體產生判斷過碳酸鈉分解是否完全，所以步驟④為待裝置A中無氣泡冒出（或無明顯現象）時，停止滴加水，并關閉活塞，
故答案為：無氣泡冒出（或無明顯現象）；
（8）根據裝置圖可知，當氣體熱脹冷縮時，量筒中液面會發生變化，所以第⑤中，已“冷卻至室溫”的判斷依據是量筒內液面不再變化，
故答案為：量筒內液面不再變化；
（9）如果使用短導管由于溫度降低后會使水沿著導管倒吸入錐形瓶內，所以量筒中長導管的作用是起緩沖作用，防止冷卻時，（短導管）將量筒中的水倒吸入A中影響測量，
故答案為：防止冷卻時，（短導管）將量筒中的水倒吸入A中影響測量；
（10）開始錐形瓶中有空氣，最后錐形瓶中留有制取的氧氣，兩者體積相同，所以一開始就應當收集，故選A；
（11）讀取量筒中液體體積時應使液體的凹液面與刻度線水平，所以平視讀數時應沿b視線 進行，量筒的小刻度在度部，而實驗中量筒是倒置的，所以圖中b視線對應的讀數較大，
故答案為：b；b；
（12）根據題意可知量筒中收集到氣體的體積是224mL，即氧氣的物質的量為0.01mol，設樣品中的過碳酸鈉的質量為Y則：
2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
    628                        3mol
    Y                          0.01mol
根據：$\frac{628}{Y}=\frac{3}{0.01}$  解得Y=2.09g，所以樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質量分數為：$\frac{2.09}{2.20}$×100%=95.0%，
故答案為：95.0%；
（13）根據裝置圖可知，當量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大，會導致測得的氧氣的體積偏大，所以會使測定結果偏大，
故答案為：當量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大．

點評 本題考查了過碳酸鈉、碳酸鈉的化學性質及有關溶液及化學方程式的計算，注重考查學生的分析能力和基本計算能力．