Question

1．过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）是由Na₂CO₃-与H₂O₂复合而形成的一种固体放氧剂，可用于洗涤、纺织、医药、卫生等领域．工业上常以过碳酸钠产品中活性氧含量（[O]%=$\frac{M（O）×n（{H}_{2}{O}_{2}）}{{m}_{样}}$×100）来衡量其优劣，13%以上为优等品．一种制备过碳酸钠的工艺流程如图1：

回答下列问题：
（1）过碳酸钠受热易分解，写出反应的化学方程式2（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+3O₂↑+6H₂O．
（2）稳定剂及反应温度等因素对产品质量有很大影响．
①下列试剂中，可能用作“稳定剂”的是c（填字母）．a．MnO₂b．KI　 c．Na₂SiO₃d．FeCl₃
②反应温度对产品产率（y%）及活性氧含量的影响如图1所示．要使产品达到优等品且产率超过90%合适的反应温度范围是286.8～288.5K．
③“结晶”时加入NaCl的目的是提高产量，其作用原理是增加钠离子浓度，促进过碳酸钠析出．
（3）“母液”中可循环利用的主要物质是NaCl．
（4）产品中活性氧含量的测定方法：称量0.1600g样品，在250mL锥形瓶中用100mL 0.5mol•L^-1硫酸溶解完全，立即用0.02000mol•L^-1高锰酸钾标准溶液滴定，至溶液呈浅红色且半分钟内不褪色即为终点，平行三次，消耗KMnO₄溶液的平均体积为26.56mLo另外，在不加样品的情况下按照上述过程进行空白实验，消耗KMn0₄溶液的平均体积为2.24mL．
①过碳酸钠与硫酸反应，产物除硫酸钠和水外，还有H₂O₂、CO₂．
②测定时，若用工业盐酸代替硫酸，分析对测定结果的影响及其原因偏低，工业盐酸常含微量Fe³⁺，溶解过程会催化H₂O₂分解．
③该样品的活性氧含量为12.16%，表明该样品不是（填“是”或“不是”）

Answer 1

分析 制备过碳酸钠的工艺流程：2Na₂CO₃+2H₂O₂=2Na₂CO₃•3H₂O₂；双氧水稳定性差，易分解；因此向反应前的H₂O₂中加入稳定剂的作用是防止双氧水分解，因过碳酸钠易溶解于水，可利用盐析原理，结晶过程中加入氯化钠、搅拌，能降低过碳酸钠的溶解度，有利于过碳酸钠析出，从溶液中过滤出固体后，需要洗涤沉淀，然后干燥得到产品．
（1）根据过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）是由Na₂CO₃-与H₂O₂复合而形成的一种固体放氧剂可知，过碳酸钠受热分解生成碳酸钠、氧气、水；
（2）①双氧水可在MnO₂、FeCl₃催化作用下快速分解，与碘离子发生氧化还原反应，与硅酸钠不反应，可能用作“稳定剂”；
②根据图象分析，产品达到优等品且产率超过90%合适的反应温度范围来分析；
③因过碳酸钠易溶解于水，可利用盐析原理，过程中不断添加氯化钠晶体颗粒，抑制过碳酸钠溶解；
（3）“母液”中主要为氯化钠溶液，NaCl溶液又是抑制过碳酸钠溶解的原料；
（4）①过碳酸钠与硫酸反应，依据碳酸钠、过氧化氢和硫酸反应书写；
②工业盐酸常含微量Fe³⁺，为过氧化氢分解的催化剂；
③利用滴定原理2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂，建立关系式计算样品ω（活性氧），判断样品的优劣．

解答 解：（1）过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）是由Na₂CO₃-与H₂O₂复合而形成的一种固体放氧剂，受热分解生成碳酸钠、氧气、水，反应为：2（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+3O₂↑+6H₂O，
故答案为：2（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Na₂CO₃+3O₂↑+6H₂O；
（2）①过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）是由Na₂CO₃-与H₂O₂复合而形成的一种固体放氧剂，具有碳酸钠和过氧化氢的性质，过氧化氢易分解，MnO₂、FeCl₃为其催化剂，所以不能选，过氧化氢与碘离子发生氧化还原反应：2I^-+H₂O₂+2H⁺=I₂+2H₂O，所以也不能选，过碳酸钠与硅酸钠不反应，可能用作“稳定剂”，故C选项符合，
故答案为：c；
②根据图象分析，温度为286.8～288.5K，产品达到优等品且产率超过90%，超过288.5K后，活性氧百分含量和产率均降低，所以最佳反应温度范围为286.8～288.5K，
故答案为：286.8～288.5K；
③结晶过程中加入氯化钠、搅拌，增加钠离子浓度，能降低过碳酸钠的溶解度，有利于过碳酸钠析出，
故答案为：提高产量；增加钠离子浓度，促进过碳酸钠析出；
（3）结晶过程中加入氯化钠促进过碳酸钠析出，“母液”中主要为氯化钠溶液，NaCl溶液又是结晶过程中促进过碳酸钠析出的原料，故循环利用的物质是NaCl，
故答案为：NaCl；
（4）①过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂ ）是由Na₂CO₃-与H₂O₂复合而形成的一种固体放氧剂，过碳酸钠与硫酸反应，为碳酸钠、过氧化氢和硫酸反应，所以产物为硫酸钠、过氧化氢、二氧化碳、水，
故答案为：H₂O₂、CO₂；
②Fe³⁺为过氧化氢分解的催化剂，工业盐酸常含微量Fe³⁺，溶解过程会催化H₂O₂分解，测定时，若用工业盐酸代替硫酸，分析对测定结果偏低，
故答案为：偏低，工业盐酸常含微量Fe³⁺，溶解过程会催化H₂O₂分解；
③称量0.1600g样品，在250mL锥形瓶中用100mL 0.5mol•L^-1硫酸溶解完全，立即用0.02000mol•L^-1高锰酸钾标准溶液滴定，反应中MnO₄^-是氧化剂，H₂O₂是还原剂，氧化产物是O₂；依据元素化合价变化，锰元素化合价从+7价变化为+2价，过氧化氢中的氧元素化合价从-1价变化为0价，根据电子守恒配平写出离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂三次滴定平均消耗KMnO₄溶液26.56mL，依据反应2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂；
2MnO₄^-～～～～～5H₂O₂；
2                        5
（0.2526-0.0224）L×0.02mol/L 0.01216mol
过碳酸钠产品中活性氧含量（[O]%=$\frac{M（O）×n（{H}_{2}{O}_{2}）}{{m}_{样}}$×100%=$\frac{16g/mol×0.01216mol}{0.16g}$=12.16%，13%以上为优等品，该产品不是，
故答案为：12.16；不是．

点评 本题考查了固体双氧水过碳酸钠（2Na₂CO₃•3H₂O₂）的制取方法及其性质，涉及内容较多，充分考查了学生的综合能力，明确实验目的及反应原理为解答关键，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力，本题难度中等．