Question

20．过碳酸钠（化学式：Na₂CO₃．xH₂O₂）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂．某化学兴趣小组制备过碳酸钠，并分析其组成的实施方案如下：
Ⅰ．制备过碳酸钠

已知：
i．主反应Na₂CO₃（aq）+xH₂O₂（aq）?Na₂CO₃•xH₂O₂（s）△H＜0
   副反应2H₂O₂═2H₂O+O₂↑
ii.50℃时，Na₂CO₃．xH₂O₂开始分解
请回答下列问题

（1）如图1恒压滴液漏斗支管的作用是平衡烧瓶和漏斗里的压强，便于漏斗里的液体流下．
（2）为保证实验的成功，步骤①温度不能过高，试分析原因温度过高时过碳酸钠分解会导致过碳酸钠产率过低．
（3）步骤③中选用无水乙醇而不是蒸馏水洗涤产品，原因是减小过碳酸钠的损耗，利于干燥．
Ⅱ测定是碳酸钠组成
取mg产品Na₂CO₃•xH₂O₂，设计如图2所示装置进行实验测定x的数值
（4）实验结束时，如何操作K₁，K₂？
（5）装置B中的试剂是浓硫酸．
（6）实验前后称量装置C的质量，其质量差为△mg，则x=$\frac{44m-106△m}{34△m}$（用含m和△m式子表示）
（7）上述实验数值小于理论值，试分析原因丙提出改进方案．原因：通进装置中的空气未除二氧化碳，方案：通进装置的空气先经过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 Ⅰ．制备过碳酸钠
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）根据装置图可知，恒压滴液漏斗中的支管是为了平衡烧瓶和漏斗里的压强，便于漏斗里的液体流下；
（2）温度过高时过碳酸钠分解会导致其产率过低；
（3）过碳酸钠难溶于乙醇，水和乙醇互溶；
Ⅱ测定是碳酸钠组成
装置A中用Na₂CO₃•xH₂O₂与稀硫酸反应生成二氧化碳，装置B将二氧碳干燥，装置C吸收二氧化碳，根据二氧化碳的质量可计算出Na₂CO₃的质量，结合Na₂CO₃•xH₂O₂的质量可确定Na₂CO₃•xH₂O₂的组成，为防止空气中水份等对实验的影响，用D装置防止空气中的二氧化碳和水进入C装置，
（4）为了准确测量出二氧化碳的质量，实验结束时要将装置中的二氧化碳全部压到C装置中，据此确定操作；
（5）装置B是干燥二氧碳的，可以用浓硫酸；
（6）实验前后称量装置C的质量，其质量差为△mg，即生成的二氧化碳的质量为△mg，则样品中碳酸钠的质量为$\frac{106}{44}$△mg，双氧水的质量为mg-$\frac{106}{44}$△mg，根据106：34x=$\frac{106}{44}$△mg：（mg-$\frac{106}{44}$△mg）可计算出x；
（7）根据装置图可知，通进装置中的空气未经过除二氧化碳，会导致测得的二氧化碳的质量偏大，则计算出的x偏小，要排除这样的误差，可以将通进装置的空气先经过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶．

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）根据装置图可知，恒压滴液漏斗中的支管是为了平衡烧瓶和漏斗里的压强，便于漏斗里的液体流下，
故答案为：平衡烧瓶和漏斗里的压强，便于漏斗里的液体流下；
（2）温度过高时过碳酸钠分解会导致过碳酸钠产率过低，所以温度不能过高，
故答案为：温度过高时过碳酸钠分解会导致过碳酸钠产率过低；
（3）过碳酸钠在无水乙醇中溶解度小于水，且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：减小过碳酸钠的损耗，利于干燥，
故答案为：减小过碳酸钠的损耗，利于干燥；
Ⅱ测定是碳酸钠组成
装置A中用Na₂CO₃•xH₂O₂与稀硫酸反应生成二氧化碳，装置B将二氧碳干燥，装置C吸收二氧化碳，根据二氧化碳的质量可计算出Na₂CO₃的质量，结合Na₂CO₃•xH₂O₂的质量可确定Na₂CO₃•xH₂O₂的组成，为防止空气中水份等对实验的影响，用D装置防止空气中的二氧化碳和水进入C装置，
（4）为了准确测量出二氧化碳的质量，实验结束时要将装置中的二氧化碳全部压到C装置中，所以实验结束时，先关闭K₂，一段时间后再关闭K₁，
故答案为：先关闭K₂，一段时间后再关闭K₁；
（5）装置B是干燥二氧碳的，可以用浓硫酸，
故答案为：浓硫酸；
（6）实验前后称量装置C的质量，其质量差为△mg，即生成的二氧化碳的质量为△mg，则样品中碳酸钠的质量为$\frac{106}{44}$△mg，双氧水的质量为mg-$\frac{106}{44}$△mg，则106：34x=$\frac{106}{44}$△mg：（mg-$\frac{106}{44}$△mg），所以x=$\frac{44m-106△m}{34△m}$，
故答案为：$\frac{44m-106△m}{34△m}$；
（7）根据装置图可知，通进装置中的空气未除二氧化碳，会导致测得的二氧化碳的质量偏大，则计算出的x偏小，要排除这样的误差，可以将通进装置的空气先经过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶，
故答案为：通进装置中的空气未除二氧化碳；通进装置的空气先经过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶．

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，难点是过碳酸钠组成的计算，解题的关键是准确理解实验原理，题目难度中等．