Question

4．過碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑．某興趣小組制備過碳酸鈉的實驗方案圖1和裝置示意圖如下如圖2：

已知：主反應 2Na₂CO₃（aq）+3H₂O₂（aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂ （s）△H＜0
副反應 2H₂O₂=2H₂O+O₂↑
50℃時2Na₂CO₃•3H₂O₂（s） 開始分解
請回答下列問題：
（1）步驟①的關鍵是控制溫度，原因是制備過碳酸鈉是放熱反應，防止分解，其措施有冷水浴、磁力攪拌和緩慢滴加H₂O₂溶液．
（2）在濾液X中加入適量NaCl固體可析出過碳酸鈉，原因是增大鈉離子濃度、降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用）．
（3）步驟③中選用無水乙醇洗滌產(chǎn)品的目的是洗去水份，利于干燥．
（4）下列物質(zhì)中，會引起過碳酸鈉失效的有BD．
A．NaHCO₃            B．MnO₂       C．Na₂SiO₃          D．Na₂SO₃
（5）過碳酸鈉產(chǎn)品中往往含有少量碳酸鈉，可用重量法測定過碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；其操作步驟：取樣品溶解→加入BaCl₂溶液→過濾過濾→洗滌洗滌→干燥干燥
→稱量．需要直接測定的物理量有：樣品的質(zhì)量m₁g、沉淀的質(zhì)量m₂g（用字母表示并注明其含義）．產(chǎn)品中過碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)的表達式為：$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$．

Answer 1

分析 雙氧水和碳酸鈉混合控制溫度發(fā)生反應2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），靜置過濾得到固體2Na₂CO₃•3H₂O₂，將固體洗滌、干燥得到較純凈的2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（1）溫度過高時過碳酸鈉分解導致其產(chǎn)率過低，反應溫度較低，控制溫度可遷移苯與硝酸反應的溫度控制方法：還可以攪拌冷卻，讓反應速率減小，緩慢滴加H₂O₂溶液；
（2）溶液X中含有溶解的過碳酸鈉，鈉離子濃度越大，過碳酸鈉的溶解度越��；
（3）過碳酸鈉難溶于乙醇，水和乙醇互溶；
（4）過碳酸鈉相當于帶結晶雙氧水的碳酸鈉，具有雙氧水的性質(zhì)，催化劑、還原性物質(zhì)易促進過碳酸鈉反應而導致失效；
（5）沉淀法測定過碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)需要稱量樣品質(zhì)量和沉淀質(zhì)量，列方程計算過碳酸鈉的質(zhì)量，進而計算得到過碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：雙氧水和碳酸鈉混合控制溫度發(fā)生反應2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），靜置過濾得到固體2Na₂CO₃•3H₂O₂，將固體洗滌、干燥得到較純凈的2Na₂CO₃•3H₂O₂；
（1）制備過碳酸鈉是放熱反應，反應過程中放出的熱量使溫度升高，溫度過高會導致過碳酸鈉分解，從而降低其產(chǎn)率；
反應溫度較低，控制溫度可遷移苯與硝酸反應的溫度控制方法，即水浴法；攪拌也可以控制溫度，所以還可用磁力攪拌的方法；讓反應速率減小控制溫度，所以可用緩慢滴加H₂O₂溶液的方法，
故答案為：制備過碳酸鈉是放熱反應，防止分解；冷水��；磁力攪拌；緩慢滴加H₂O₂溶液；
（2）加入氯化鈉固體，鈉離子濃度增大，降低了過碳酸鈉的溶解度，可以析出過碳酸鈉，
故答案為：增大鈉離子濃度、降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用）；
（3）無水乙醇能和水互溶，且極易揮發(fā)，所以選用無水乙醇洗滌，所以其目的是：洗去水份，利于干燥，
故答案為：洗去水份，利于干燥；
（4）過碳酸鈉相當于帶結晶雙氧水的碳酸鈉，具有雙氧水的性質(zhì)，催化劑、還原性物質(zhì)易促進過碳酸鈉反應而導致失效，二氧化錳能作雙氧水的催化劑、亞硫酸鈉具有還原性，碳酸氫鈉和硅酸鈉都不與過碳酸鈉反應，所以能引起過碳酸鈉失效的是二氧化錳和亞硫酸鈉，故選：BD；
（5）實驗過程中直接測定的物理量為樣品的質(zhì)量m₁g、沉淀的質(zhì)量m₂g，沉淀物質(zhì)的量=$\frac{{m}_{2}g}{197g/mol}$=$\frac{{m}_{2}}{197}$mol，設過碳酸鈉物質(zhì)的量為x，含有的碳酸鈉物質(zhì)的量為y，
依據(jù)碳元素守恒得到：2x+y=$\frac{{m}_{2}}{197}$，
由質(zhì)量可得：314x+106y=m₁
解得x=$\frac{{m}_{1}-\frac{{m}_{2}×106}{197}}{102}$
過碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)=x=$\frac{{m}_{1}-\frac{{m}_{2}×106}{197}}{102}$mol×314g/mol÷m₁g=$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$，
故答案為：樣品的質(zhì)量m₁g、沉淀的質(zhì)量m₂g；$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$．

點評 本題考查制備實驗方案設計，側重考查分析、計算及知識遷移、基本操作能力，難點是過碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)的計算，靈活運用原子守恒解答，（4）利用知識遷移方法解答即可，題目難度中等．