Question

10．過(guò)碳酸鈉（2Na₂CO₃•3H₂O₂）是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑．某興趣小組制備過(guò)碳酸鈉的實(shí)驗(yàn)方案和裝置示意圖如圖1：

已知：
主反應(yīng)    2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂ （s）△H＜0
副反應(yīng)   2H₂O₂=2H₂O+O₂↑
滴定反應(yīng) 6KMnO₄+5（2Na₂CO₃•3H₂O₂）+19H₂SO₄=3K₂SO₄+6MnSO₄+10Na₂SO₄+10CO₂↑+15O₂↑+34H₂O 50°C時(shí)2Na₂CO₃•3H₂O₂（s） 開始分解
請(qǐng)回答下列問題：
（1）圖2中支管的作用是平衡壓強(qiáng)．
（2）步驟①的關(guān)鍵是控制溫度，其措施有冷水浴和磁力攪拌；緩慢滴加H₂O₂溶液．
（3）在濾液X中加入適量NaCl固體或無(wú)水乙醇，均可析出過(guò)碳酸鈉，原因是降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用或醇析作用）．
（4）步驟③中選用無(wú)水乙醇洗滌產(chǎn)品的目的是洗去水份，利于干燥，減少損耗．
（5）下列物質(zhì)中，加入到過(guò)碳酸鈉溶液中，不會(huì)產(chǎn)生大量氣體的是CD．
A．MnO₂   B．FeCl₃    C．Na₂SO₃ D．NaOH  E HCl
（6）準(zhǔn)確稱取0.2000g 過(guò)碳酸鈉于250mL 錐形瓶中，加50mL 蒸餾水溶解，再加50mL 2.0mol•L^-1 H₂SO₄，用2.000×10^-2 mol•L^-1 KMnO₄ 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗30.00mL，則產(chǎn)品中H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.50%．

Answer 1

分析 雙氧水和碳酸鈉混合控制溫度發(fā)生反應(yīng)2Na₂CO₃ （aq）+3H₂O₂ （aq）?2Na₂CO₃•3H₂O₂（s），靜置過(guò)濾得到固體2Na₂CO₃•3H₂O₂，將固體洗滌、干燥得到較純凈的2Na₂CO₃•3H₂O₂．
（1）反應(yīng)中有氣體生成導(dǎo)致壓強(qiáng)改變，支管的作用是平衡壓強(qiáng)保證液體順利流出；
（2）反應(yīng)溫度較低，控制溫度可遷移苯與硝酸反應(yīng)的溫度控制方法；還可以攪拌冷卻；讓反應(yīng)速率減小，緩慢滴加H₂O₂溶液；
（3）溶液X中含有溶解的過(guò)碳酸鈉，鈉離子濃度越大，過(guò)碳酸鈉的溶解度越��；過(guò)碳酸鈉難溶于乙醇；
（4）過(guò)碳酸鈉難溶于乙醇，水和乙醇互溶；
（5）過(guò)碳酸鈉可以看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物，MnO₂、FeCl₃，催化過(guò)氧化氫分解，Na₂SO₃有還原性，能被過(guò)碳酸鈉氧化，但無(wú)氣體放出，氯化氫能和碳酸鈉反應(yīng)，只有氫氧化鈉不反應(yīng)；
（6）結(jié)合反應(yīng)方程式計(jì)算H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）副反應(yīng)化學(xué)方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，有氣體生成導(dǎo)致壓強(qiáng)增大，如不及時(shí)平衡壓強(qiáng)，容易產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)事故，所以支管有平衡壓強(qiáng)的作用，保證液體順利流出，
故答案為：平衡壓強(qiáng)；
（2）反應(yīng)溫度較低，控制溫度可遷移苯與硝酸反應(yīng)的溫度控制方法，即水浴法；攪拌也可以控制溫度，所以還可用磁力攪拌的方法；讓反應(yīng)速率減小控制溫度，所以可用緩慢滴加H₂O₂溶液的方法，
故答案為：冷水��；磁力攪拌；緩慢滴加H₂O₂溶液；
（3）加入氯化鈉固體，鈉離子濃度增大，降低了過(guò)碳酸鈉的溶解度，可以析出過(guò)碳酸鈉，加入有機(jī)物乙醇，過(guò)碳酸鈉難溶于乙醇，降低了過(guò)碳酸鈉的溶解度，可以析出過(guò)碳酸鈉，
故答案為：降低產(chǎn)品的溶解度（鹽析作用或醇析作用）；
（4）無(wú)水乙醇能和水互溶，且極易揮發(fā)，所以選用無(wú)水乙醇洗滌，所以其目的是：洗去水份，利于干燥，減少損耗，
故答案為：洗去水份，利于干燥，減少損耗；
（5）過(guò)碳酸鈉可以看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物，MnO₂、FeCl₃能作雙氧水的催化劑，催化過(guò)氧化氫分解生成水和氧氣，Na₂SO₃有還原性，能被過(guò)碳酸鈉氧化生成硫酸鈉和水，無(wú)氣體放出，氯化氫能和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水和二氧化碳，只有氫氧化鈉不反應(yīng)，所以加入到過(guò)碳酸鈉溶液中，不會(huì)產(chǎn)生大量氣體的是亞硫酸鈉和氫氧化鈉，
故答案為：CD；
（6）設(shè)過(guò)氧化氫的質(zhì)量為xg．
根據(jù)方程式 6KMnO₄+5（2Na₂CO₃•3H₂O₂）+19H₂SO₄=3K₂SO₄+6MnSO₄+10Na₂SO₄+10CO₂↑+15O₂↑+34H₂O
找出KMnO₄、2Na₂CO₃•3H₂O₂、H₂O₂的關(guān)系式
KMnO₄--2Na₂CO₃•3H₂O₂--15H₂O₂
6mol 15×34g
0.030L×2.000×10^-2 mol•L^-1 x
x=0.051
過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.051g}{0.2g}$×100%=25.50%
故答案為：25.50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查分析、計(jì)算及知識(shí)遷移、基本操作能力，依據(jù)題干信息將過(guò)碳酸鈉看作Na₂CO₃和H₂O₂的混合物是解答關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題能力，題目難度中等．