题目内容
过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习：
【资料卡片】：
Ⅰ、制备研究：下图是制备过碳酸钠的工艺流程。
请回答问题：
（1）反应器中发生反应的化学方程式为 ；
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是 ；
（3）生产过程中，需加入较多的NaCl，以便过碳酸钠晶体析出，这是因为 。
（4）操作A的名称是 ，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、 和 ；
（5）洗涤过碳酸钠晶体最好选用 。
A．蒸馏水 B．无水酒精 C．饱和碳酸钠溶液 D．饱和NaCl溶液
（6）母液可以循环使用，其中主要含有的溶质是 和 ；
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na2CO3·3H2O2的质量分数。
小组同学设计了如下图所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验。
【实验步骤】：① ；②将过碳酸钠样品（2.20g）和少许黑色粉末均匀混合后置于装置A中，在量筒中加满水；③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；④待装置A中 时，停止滴加水，并关闭活塞；⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；⑥根据数据进行计算。
【实验分析及数据处理】：
（7）完善实验步骤的相关内容：① 、④ ；
（8）实验中，水的作用是 ；黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率，其自身质量和化学性质在反应前后均不变，可能是 （填化学式）；
（9）实验中， ，则开始收集气体；（2分）
A．刚开始出现气泡时 B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（10）若量筒中收集到气体的体积是224mL（通常情况下，氧气的密度近似为1.43g·L—1。），计算过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数［3分，Mr（2Na2CO3·3H2O2）=314、Mr（O2）=32］ ；
【实验反思】：
（11）经过讨论，小组同学一致认为测定结果偏大，可能原因是 ；
（12）量筒中长导管的作用是 ；
（13）有同学提出，装置中原有空气会使测定结果偏大。这种说法是否正确，如不正确，请说明理由。 ；
（14）经过讨论，小组同学一致认为可用下述方案进行测定。方案：将装置A中剩余物过滤，洗涤滤渣，并将洗涤液并入滤液蒸发得无水固体1.39g。则样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数为 。
（15）根据资料卡片，你还能设计出什么方案测定样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数？ 。（只需给出简要的方案）
【资料卡片】：
Ⅰ、制备研究：下图是制备过碳酸钠的工艺流程。
请回答问题：
（1）反应器中发生反应的化学方程式为 ；
（2）生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行，原因是 ；
（3）生产过程中，需加入较多的NaCl，以便过碳酸钠晶体析出，这是因为 。
（4）操作A的名称是 ，若在实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、 和 ；
（5）洗涤过碳酸钠晶体最好选用 。
A．蒸馏水 B．无水酒精 C．饱和碳酸钠溶液 D．饱和NaCl溶液
（6）母液可以循环使用，其中主要含有的溶质是 和 ；
Ⅱ、纯度测定：测定过碳酸钠样品（杂质不溶于水）中2Na2CO3·3H2O2的质量分数。
小组同学设计了如下图所示实验装置（部分仪器略去），并进行实验。
【实验步骤】：① ；②将过碳酸钠样品（2.20g）和少许黑色粉末均匀混合后置于装置A中，在量筒中加满水；③连接仪器，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入水；④待装置A中 时，停止滴加水，并关闭活塞；⑤待量筒中水面不再变化时，记录其中水面刻度；⑥根据数据进行计算。
【实验分析及数据处理】：
（7）完善实验步骤的相关内容：① 、④ ；
（8）实验中，水的作用是 ；黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率，其自身质量和化学性质在反应前后均不变，可能是 （填化学式）；
（9）实验中， ，则开始收集气体；（2分）
A．刚开始出现气泡时 B．当气泡均匀连续出现时
C．若用带火星木条放在导管口部，复燃时
（10）若量筒中收集到气体的体积是224mL（通常情况下，氧气的密度近似为1.43g·L—1。），计算过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数［3分，Mr（2Na2CO3·3H2O2）=314、Mr（O2）=32］ ；
【实验反思】：
（11）经过讨论，小组同学一致认为测定结果偏大，可能原因是 ；
（12）量筒中长导管的作用是 ；
（13）有同学提出，装置中原有空气会使测定结果偏大。这种说法是否正确，如不正确，请说明理由。 ；
（14）经过讨论，小组同学一致认为可用下述方案进行测定。方案：将装置A中剩余物过滤，洗涤滤渣，并将洗涤液并入滤液蒸发得无水固体1.39g。则样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数为 。
（15）根据资料卡片，你还能设计出什么方案测定样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数？ 。（只需给出简要的方案）
（1）2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2 （2）防止过碳酸钠分解，影响产量和产率
（3）过碳酸钠在NaCl溶液中溶解度较小，易析出晶体
（4）过滤 玻璃棒 漏斗 （5）B （6）NaCl Na2CO3（或H2O2）
（7）检查气密性 不再产生气体时 （8）溶解过碳酸钠，利于其分解 MnO2（或CuO）
（9）A（2分）
（10）95.0％
（11）滴入的水占据了锥形瓶内的体积，使得O2体积偏大
（12）起缓冲作用，防止温度降低至室温时，测量结果产生偏差（或防倒吸）
（13）不正确，装置中原有空气和生成的O2等体积代换 （注：理由叙述不正确不给分）
（14）93.6％（或93.5％）
（15）想方法测出过碳酸钠和酸反应生成CO2的体积或质量，进而进行计算（或过碳酸钠和氯化钙、氯化钡等溶液生成沉淀质量进行测定）（其他合理答案也可得分）
（3）过碳酸钠在NaCl溶液中溶解度较小，易析出晶体
（4）过滤 玻璃棒 漏斗 （5）B （6）NaCl Na2CO3（或H2O2）
（7）检查气密性 不再产生气体时 （8）溶解过碳酸钠，利于其分解 MnO2（或CuO）
（9）A（2分）
（10）95.0％
（11）滴入的水占据了锥形瓶内的体积，使得O2体积偏大
（12）起缓冲作用，防止温度降低至室温时，测量结果产生偏差（或防倒吸）
（13）不正确，装置中原有空气和生成的O2等体积代换 （注：理由叙述不正确不给分）
（14）93.6％（或93.5％）
（15）想方法测出过碳酸钠和酸反应生成CO2的体积或质量，进而进行计算（或过碳酸钠和氯化钙、氯化钡等溶液生成沉淀质量进行测定）（其他合理答案也可得分）
试题分析：（1）根据制备过碳酸钠的工艺流程图可知，反应器中的反应物是Na2CO3溶液和H2O2溶液，生成物是制备的过碳酸钠，故反应的化学方程式为2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2。
（2）根据资料卡片可知，过碳酸钠不稳定，受热、遇水易分解，故为了防止过碳酸钠分解，影响产量和产率，在生产中，反应及干燥均需在较低温度下进行。
（3）根据题意分析，加入较多的NaCl，能使过碳酸钠晶体析出，说明相同温度下，过碳酸钠在NaCl溶液中的溶解度，要比在水中的溶解度小，溶液容易达到过饱和状态而有晶体析出。
（4）根据图示可知，操作A是将母液和不溶于母液的晶体分离开来的操作，故为过滤；过滤需要过滤器，自然需要漏斗，同时还需要玻璃棒引流。
（5）由于过碳酸钠不稳定，遇水易分解，故洗涤过碳酸钠晶体时不能涉及到水，所以最好选用无水酒精，故选B。
（6）根据图示可知，为了能使过碳酸钠晶体析出，向溶液中加入了大量的NaCl，故母液中一定含有NaCl，此外，该母液是Na2CO3的母液，即为Na2CO3的饱和溶液，故溶液中一定含有Na2CO3。
（7）①根据题意，要利用该装置制取并收集氧气，故需要装置不能漏气，所以反应前要检查装置的气密性；④当A中不再产生气体时，说明过碳酸钠已完全反应，则不需再加水。
（8）根据题意，过碳酸钠不稳定，遇水易分解，所以加水能促进其分解，同时水能溶解过碳酸钠，增大其与催化剂的接触面，增加反应的速率；
根据题意，黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率，而其自身质量和化学性质在反应前后均不变，故该黑色粉末是该反应的催化剂，故可能是MnO2（或CuO）。
（9）当有气泡产生时，说明反应已经开始，故要立即收集。故选A
（10）根据公式计算，过碳酸钠分解产生氧气质量=224mL×10—3×1.43g/L—1 = 0.32g；
设过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量为x
2(2Na2CO3·3H2O2) =4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑
628 96
x 0.32g
628：96=x：0.32g
解得x=2.09g
则样品中，2Na2CO3·3H2O2的质量分数=
（11）由于滴入的水占据了锥形瓶内一定的体积，故使得O2体积偏大。
（12）根据资料卡片可知，过碳酸钠分解反应过程中会放出热量，故生成的氧气会受热膨胀，而当反应结束温度降低至室温时，装置内压强减小，而此时由于长导管的开口已在水面以上，故可防止倒吸。
（13）不正确，因为装置中原有的空气虽在反应开始时被排入量筒，但由于压强的原因，最后装置中仍会保留一部分生成的氧气，故相当于装置中原有空气和生成的O2等体积代换。
（14）根据资料可知，2(2Na2CO3·3H2O2) = 4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑，故完全反应后的溶液中的溶质是Na2CO3，所以将装置A中剩余物过滤，洗涤滤渣（催化剂），并将洗涤液并入滤液蒸发，得到的1.39g无水固体即为Na2CO3晶体的质量。
设过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量为x
2(2Na2CO3·3H2O2) =4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑
628 424
x 1.39g
628：424=x：1.39g
解得x=2.06g
则样品中，2Na2CO3·3H2O2的质量分数=
（15）根据资料卡片可知，过碳酸钠具有碳酸钠的性质，故可加酸和其反应，并想办法测出过碳酸钠和酸反应生成CO2的体积或质量，进而进行计算。
点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。
练习册系列答案
优化作业上海科技文献出版社系列答案
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