Question

17．如图是某品牌牙膏的部分成分表，学习小组对其中的碳酸氢钠和碳酸钠过氧化物产生了兴趣，对该牙膏展开探究．（已知牙膏中不含其它碳酸盐，不考虑牙膏中其它物质对本实验的影响且每次反应均认为是完全反应．

品名	XXX亮白洁净牙膏
成分	碳酸氢钠、PEG-8\PEG-116共聚物、碳酸钠过氧化物

【实验目的】
（1）验证该牙膏中含有碳酸氢钠和碳酸钠过氧化物．
（2）测定牙膏中的碳酸氢钠的质量分数．
【资料卡片】
（1）碳酸钠过氧化物学名过氧碳酸钠，化学式：Na₂CO₄，白色晶体．在水中能生成碳酸钠和过氧化氢．能与盐酸反应，方程式为：2Na₂CO₄+4HCl=4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O．
（2）常温下，氧气和二氧化碳密度可分别用ρO₂、ρCO₂表示．
【实验原理】
（1）通过是否有氧气生成来检测过氧碳酸钠．
（2）取样品加入足量稀盐酸后分别测出二氧化碳质量M₁和氧气的质量M₂，M₁和M₂关系满足$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}＞\frac{11}{4}$即证明含有碳酸氢钠．
（3）通过碳酸氢钠生成的二氧化碳的质量计算碳酸氢钠的质量．
【实验探究】
（1）先取部分样品于试管中，再依次加入二氧化锰和水，将带火星的木条伸入试管，木条复燃．
（2）如图所示连接好装置ABCD，检查装置气密性（打开K2，向D装置中加水，调节两边液面相平，关闭K2，改变水准管高度，如D两边有稳定液面高度差，则气密性良好）．

（3）在分液漏斗中均装入50mL足量的稀盐酸，称取质量为M牙膏样品放入A锥形瓶，B、C容器中分别放入氢氧化钠溶液和浓硫酸试剂．D量气管液面调节至“0”刻读处．（以下实验中始终保持D装置两边液面相平）
（4）打开活塞K1，待盐酸全部滴入锥形瓶后关闭K1．等装置A中不再产生气泡时，读数为V₁．
（5）打开活塞K2，待盐酸全部滴入锥形瓶后关闭K2．等装置B中不再产生气泡时，读数为V₂．
【数据处理】
（1）产生二氧化碳与氧气的质量比为（可用字母表示）：（V₂-V₁-50mL）•ρCO₂/V₁•ρO₂．
（2）如用装置E代替装置D，收集气体的量将偏小．（填“偏大”或“偏小”或“不变”）．
【实验结论】
（1）该牙膏中含有碳酸氢钠和碳酸钠过氧化物．
（2）由具体数据计算所得牙膏样品中碳酸氢钠的质量分数约为65%．

Answer 1

分析 【实验原理】（2）根据“2Na₂CO₄+4HCl=4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O”，可知二氧化碳和氧气的质量比为88：32=11：4，故可推测取样品加入足量稀盐酸后分别测出二氧化碳质量M₁和氧气的质量M₂，M₁和M₂关系．
【实验探究】
（1）根据资料过氧碳酸钠“在水中能生成碳酸钠和过氧化氢”，“将带火星的木条伸入试管，木条复燃”证明生成氧气，推测加入二氧化锰和水．
（2）了解图中检查装置气密性的检查方法．
（3）考虑浓硫酸的干燥作用；
【数据处理】
（1）根据【实验探究】中的数据，推测产生二氧化碳与氧气的质量比．
（2）如用装置E代替装置D，收集气体的量将偏小．
【实验结论】
（1）该牙膏中含有碳酸氢钠和碳酸钠过氧化物．
（2）由具体数据计算所得牙膏样品中碳酸氢钠的质量分数约为65%．

解答 解：【实验原理】（2）根据“2Na₂CO₄+4HCl=4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O”，可知二氧化碳和氧气的质量比为88：32=11：4，故可推测取样品加入足量稀盐酸后分别测出二氧化碳质量M₁和氧气的质量M₂，M₁和M₂关系满足 $\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}＞\frac{11}{4}$即证明含有碳酸氢钠．
【实验探究】
（1）根据资料过氧碳酸钠“在水中能生成碳酸钠和过氧化氢”，“将带火星的木条伸入试管，木条复燃”证明生成氧气，则推测加入二氧化锰和 水，即过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下生成氧气．
（2）如图所示，连接好装置ABCD，检查装置气密性（打开K2，向D装置中加水，调节两边液面相平，关闭K2，改变水准管高度，如D两边有稳定液面高度差，则气密性良好）．
【数据处理】
（1）根据【实验探究】中的数据，打开活塞K1，待盐酸全部滴入锥形瓶后关闭K1．等装置A中不再产生气泡时，读数为V₁；打开活塞K2，待盐酸全部滴入锥形瓶后关闭K2．等装置B中不再产生气泡时，读数为V₂；故产生二氧化碳与氧气的质量比为：（V₂-V₁-50mL）•ρCO₂/V₁•ρO₂．
（2）如用装置E代替装置D，减少了导管中的气体，故收集气体的量将偏小．
故答案为：
【实验原理】$\frac{{M}_{1}}{{M}_{2}}＞\frac{11}{4}$
【实验探究】（1）二氧化锰；水；（2）关闭K2，改变水准管高度，如D两边有稳定液面高度差．（合理即可）；（3）浓硫酸
【数据处理】（V₂-V₁-50mL）•ρCO₂/V₁•ρO₂； 偏小

点评 本题考查了物质组成的实验探究方法，实验过程分析判断，实验基本操作的应用，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度较大．