题目内容

4．过碳酸钠（2Na2CO3•3H2O2）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂．某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案图1和装置示意图如下如图2：

已知：主反应 2Na2CO3（aq）+3H2O2（aq）?2Na2CO3•3H2O2 （s）△H＜0
副反应 2H2O2=2H2O+O2↑
50℃时2Na2CO3•3H2O2（s） 开始分解
请回答下列问题：
（1）步骤①的关键是控制温度，原因是制备过碳酸钠是放热反应，防止分解，其措施有冷水浴、磁力搅拌和缓慢滴加H2O2溶液．
（2）在滤液X中加入适量NaCl固体可析出过碳酸钠，原因是增大钠离子浓度、降低产品的溶解度（盐析作用）．
（3）步骤③中选用无水乙醇洗涤产品的目的是洗去水份，利于干燥．
（4）下列物质中，会引起过碳酸钠失效的有BD．
A．NaHCO3            B．MnO2       C．Na2SiO3          D．Na2SO3
（5）过碳酸钠产品中往往含有少量碳酸钠，可用重量法测定过碳酸钠的质量分数；其操作步骤：取样品溶解→加入BaCl2溶液→过滤过滤→洗涤洗涤→干燥干燥
→称量．需要直接测定的物理量有：样品的质量m1g、沉淀的质量m2g（用字母表示并注明其含义）．产品中过碳酸钠质量分数的表达式为：$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$．

分析 双氧水和碳酸钠混合控制温度发生反应2Na2CO3 （aq）+3H2O2 （aq）?2Na2CO3•3H2O2（s），静置过滤得到固体2Na2CO3•3H2O2，将固体洗涤、干燥得到较纯净的2Na2CO3•3H2O2；
（1）温度过高时过碳酸钠分解导致其产率过低，反应温度较低，控制温度可迁移苯与硝酸反应的温度控制方法：还可以搅拌冷却，让反应速率减小，缓慢滴加H2O2溶液；
（2）溶液X中含有溶解的过碳酸钠，钠离子浓度越大，过碳酸钠的溶解度越小；
（3）过碳酸钠难溶于乙醇，水和乙醇互溶；
（4）过碳酸钠相当于带结晶双氧水的碳酸钠，具有双氧水的性质，催化剂、还原性物质易促进过碳酸钠反应而导致失效；
（5）沉淀法测定过碳酸钠质量分数需要称量样品质量和沉淀质量，列方程计算过碳酸钠的质量，进而计算得到过碳酸钠质量分数．

解答 解：双氧水和碳酸钠混合控制温度发生反应2Na2CO3 （aq）+3H2O2 （aq）?2Na2CO3•3H2O2（s），静置过滤得到固体2Na2CO3•3H2O2，将固体洗涤、干燥得到较纯净的2Na2CO3•3H2O2；
（1）制备过碳酸钠是放热反应，反应过程中放出的热量使温度升高，温度过高会导致过碳酸钠分解，从而降低其产率；
反应温度较低，控制温度可迁移苯与硝酸反应的温度控制方法，即水浴法；搅拌也可以控制温度，所以还可用磁力搅拌的方法；让反应速率减小控制温度，所以可用缓慢滴加H2O2溶液的方法，
故答案为：制备过碳酸钠是放热反应，防止分解；冷水浴；磁力搅拌；缓慢滴加H2O2溶液；
（2）加入氯化钠固体，钠离子浓度增大，降低了过碳酸钠的溶解度，可以析出过碳酸钠，
故答案为：增大钠离子浓度、降低产品的溶解度（盐析作用）；
（3）无水乙醇能和水互溶，且极易挥发，所以选用无水乙醇洗涤，所以其目的是：洗去水份，利于干燥，
故答案为：洗去水份，利于干燥；
（4）过碳酸钠相当于带结晶双氧水的碳酸钠，具有双氧水的性质，催化剂、还原性物质易促进过碳酸钠反应而导致失效，二氧化锰能作双氧水的催化剂、亚硫酸钠具有还原性，碳酸氢钠和硅酸钠都不与过碳酸钠反应，所以能引起过碳酸钠失效的是二氧化锰和亚硫酸钠，故选：BD；
（5）实验过程中直接测定的物理量为样品的质量m1g、沉淀的质量m2g，沉淀物质的量=$\frac{{m}_{2}g}{197g/mol}$=$\frac{{m}_{2}}{197}$mol，设过碳酸钠物质的量为x，含有的碳酸钠物质的量为y，
依据碳元素守恒得到：2x+y=$\frac{{m}_{2}}{197}$，
由质量可得：314x+106y=m1
解得x=$\frac{{m}_{1}-\frac{{m}_{2}×106}{197}}{102}$
过碳酸钠质量分数=x=$\frac{{m}_{1}-\frac{{m}_{2}×106}{197}}{102}$mol×314g/mol÷m1g=$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$，
故答案为：样品的质量m1g、沉淀的质量m2g；$\frac{314（{m}_{1}-\frac{106{m}_{2}}{197}）}{102{m}_{1}}$．

点评 本题考查制备实验方案设计，侧重考查分析、计算及知识迁移、基本操作能力，难点是过碳酸钠质量分数的计算，灵活运用原子守恒解答，（4）利用知识迁移方法解答即可，题目难度中等．

练习册系列答案
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不同的条件：
①在400℃时，9molX与3molY反应
②在400℃时，15molX与5molY反应
③在300℃时，9molX与3molY反应
那么，反应开始时，正反应速率最大的是②．（填序号），正反应速率最小的是③．
1．（1）X的基态原子核外有3个原子轨道充满电子，其价电子排布式为2s22p4
（2 ）M+中3d能级的轨道在半充满状态其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
（3）E元素原子核外有6种不同运动状态的电子，其最高价氧化物的分子的结构式为O=C=O，该分子中σ键与π键个数之比为1：1，写出与该分子互为等电子体的分子的化学式为CS2或N2O．
18．向1000mL3mol•L-1NaOH中通入适量CO2气体，溶液中有关阴离子的物质的量变化曲线如图所示：下列说法正确的是（　　）
A．水的电离程度一直增大
B．溶液的pH逐渐下降
C．M、N两点对应的溶液中离子种类不同
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5．有机物H在医药上有广泛应用，以乙烯为原料合成有机物H的路线如图：

已知：
①$\stackrel{一定条件}{→}$ +CO2
②R1-CHO+$\stackrel{NaOH（aq），△}{→}$+H2O
请回答下列问题：
（1）写出H②的分子式C11H12O3；D中含有官能团名称羧基、醛基，D→E的反应类型是加成反应．
（2）B中只含有一种官能团，A→B反应的化学方程式为BrCH2-CH2Br+2NaOH $→_{△}^{H_{2}O}$ HOCH2-CH2OH+2NaBr．
（3）下列有关化合物F的叙述，正确的是BD
A．1molF最多能与2molNaHCO3反应      
B．能与浓溴水发生取代反应
C．在一定条件下，1molF最多能与5mol H2发生加成反应      
D．在一定条件下，能发生缩聚反应
（4）写出一种与G互为同分异构体，且符合下列条件的有机物的结构简式（其中之一）．
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（5）G与试剂X的反应原理类似反应②，写出试剂X的结构简式CH3COCH3．
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