Question

16．過碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）廣泛用于洗滌、紡織、醫(yī)療、造紙等．某興趣小組展開了深入的學(xué)習(xí)：
【資料卡片】：
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（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(yè)上采用“醇析法”將其轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過碳酸鈉晶體（化學(xué)式為2Na₂CO₃•3H₂O₂），“醇析法”的生產(chǎn)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(yīng)的方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）生產(chǎn)過程中，反應(yīng)及干澡均需在低溫度下進(jìn)行，原因是H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂受熱都容易分解；
（4）生產(chǎn)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(huán)使用，但須進(jìn)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(chǎn)生后，過濾，將所得濾液再進(jìn)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(jìn)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(jìn)行實驗．

II、純度測定：興趣小組同學(xué)設(shè)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(zhì)量分?jǐn)?shù)．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(xiàn)象）時，停止滴加水，并關(guān)閉活塞；
⑤冷卻至室溫后，平視讀數(shù)；
⑥根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算．
請回答下列問題：
（7）完善實驗步驟的相關(guān)內(nèi)容：④無氣泡冒出（或無明顯現(xiàn)象）；
（8）第⑤中，已“冷卻至室溫”的判斷依據(jù)是：量筒內(nèi)液面不再變化；
（9）量筒中，加裝的長導(dǎo)管的作用是：防止冷卻時，（短導(dǎo)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(xiàn)氣泡時
B．當(dāng)氣泡均勻連續(xù)出現(xiàn)時
C．若用帶火星木條放在導(dǎo)管口部，復(fù)燃時
（11）量筒的局部示意見圖2，平視讀數(shù)時應(yīng)沿b視線（選填“a”或“b”） 進(jìn)行．圖中b視線（選填“a”或“b”）對應(yīng)的讀數(shù)較大．
（12）若量筒中收集到氣體的體積是224mL （己轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)），計算過碳酸鈉樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：95.0%；[Mr（O₂）=32、Mr（2Na₂CO₃•3H₂O₂）=314]
（13）經(jīng)過討論，小組同學(xué)一致認(rèn)為測定結(jié)果偏大，理由是當(dāng)量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內(nèi)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(wěn)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(jīng)洗滌、干燥得成品，濾液經(jīng)分離得碳酸鈉溶液和無水乙醇，再循環(huán)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(jù)此答題；
（3）根據(jù)過碳酸鈉不穩(wěn)定，受熱易分解考慮；
（4）過碳酸鈉在乙醇中的溶解度較小，據(jù)此答題；
（5）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答題；
（6）母液里主要是過碳酸鈉和乙醇，要使所含有的物質(zhì)可以循環(huán)使用，要先將過碳酸鈉分解得到碳酸鈉，再進(jìn)行蒸餾，可得Na₂CO₃溶液和95%的乙醇，將95%的乙醇變?yōu)闊o水乙醇，要向95%的乙醇中加入足量CaO后，再進(jìn)行蒸餾，據(jù)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(chǎn)生氧氣，根據(jù)氧氣的體積可計算出樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
（7）根據(jù)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(chǎn)生，可以根據(jù)是否有氣體產(chǎn)生判斷過碳酸鈉分解是否完全；
（8）根據(jù)裝置圖可知，當(dāng)氣體熱脹冷縮時，量筒中液面會發(fā)生變化，據(jù)此判斷；
（9）根據(jù)如果使用短導(dǎo)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(yīng)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(jù)此分析；
（12）根據(jù)題意，有關(guān)系式2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）～3O₂，根據(jù)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(zhì)量，進(jìn)而確定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
（13）根據(jù)裝置圖可知，當(dāng)量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大，會導(dǎo)致測得的氧氣的體積偏大，據(jù)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(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂不穩(wěn)定，受熱易分解，所以生產(chǎn)過程中，反應(yīng)及干澡均需在低溫度下進(jìn)行，防止其分解，
故答案為：H₂O₂和2Na₂CO₃•3H₂O₂受熱都容易分解；
（4）過碳酸鈉在乙醇中的溶解度較小，所以實驗過程中用無水乙醇能降低過碳酸鈉溶解度，
故答案為：無水乙醇能降低過碳酸鈉溶解度；
（5）操作A為分離不溶于液體的固體和液體，所以操作A為過濾，過濾時用到的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒和漏斗，
故答案為：過濾；漏斗；
（6）母液里主要是過碳酸鈉和乙醇，要使所含有的物質(zhì)可以循環(huán)使用，要先將過碳酸鈉分解得到碳酸鈉，再進(jìn)行蒸餾，可得Na₂CO₃溶液和95%的乙醇，要使過碳酸鈉分解，要加MnO₂做催化劑，然后再過濾將二氧化錳除去，將95%的乙醇變?yōu)闊o水乙醇，要向95%的乙醇中加入足量CaO后，再進(jìn)行蒸餾，所以要選擇A裝置，
故答案為：MnO₂；蒸餾；A；
（7）根據(jù)實驗原理可知，要將過碳酸鈉充分分解才能停止加水，過碳酸鈉分解時有氧氣產(chǎn)生，可以根據(jù)是否有氣體產(chǎn)生判斷過碳酸鈉分解是否完全，所以步驟④為待裝置A中無氣泡冒出（或無明顯現(xiàn)象）時，停止滴加水，并關(guān)閉活塞，
故答案為：無氣泡冒出（或無明顯現(xiàn)象）；
（8）根據(jù)裝置圖可知，當(dāng)氣體熱脹冷縮時，量筒中液面會發(fā)生變化，所以第⑤中，已“冷卻至室溫”的判斷依據(jù)是量筒內(nèi)液面不再變化，
故答案為：量筒內(nèi)液面不再變化；
（9）如果使用短導(dǎo)管由于溫度降低后會使水沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶內(nèi)，所以量筒中長導(dǎo)管的作用是起緩沖作用，防止冷卻時，（短導(dǎo)管）將量筒中的水倒吸入A中影響測量，
故答案為：防止冷卻時，（短導(dǎo)管）將量筒中的水倒吸入A中影響測量；
（10）開始錐形瓶中有空氣，最后錐形瓶中留有制取的氧氣，兩者體積相同，所以一開始就應(yīng)當(dāng)收集，故選A；
（11）讀取量筒中液體體積時應(yīng)使液體的凹液面與刻度線水平，所以平視讀數(shù)時應(yīng)沿b視線 進(jìn)行，量筒的小刻度在度部，而實驗中量筒是倒置的，所以圖中b視線對應(yīng)的讀數(shù)較大，
故答案為：b；b；
（12）根據(jù)題意可知量筒中收集到氣體的體積是224mL，即氧氣的物質(zhì)的量為0.01mol，設(shè)樣品中的過碳酸鈉的質(zhì)量為Y則：
2（2Na₂CO₃•3H₂O₂）═4Na₂CO₃+6H₂O+3O₂↑
    628                        3mol
    Y                          0.01mol
根據(jù)：$\frac{628}{Y}=\frac{3}{0.01}$  解得Y=2.09g，所以樣品中2Na₂CO₃•3H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2.09}{2.20}$×100%=95.0%，
故答案為：95.0%；
（13）根據(jù)裝置圖可知，當(dāng)量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，使測量的氣體體積偏大，會導(dǎo)致測得的氧氣的體積偏大，所以會使測定結(jié)果偏大，
故答案為：當(dāng)量筒中的液面高于水槽中的時，量筒內(nèi)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(xué)性質(zhì)及有關(guān)溶液及化學(xué)方程式的計算，注重考查學(xué)生的分析能力和基本計算能力．