Question

20．過(guò)碳酸鈉（化學(xué)式：Na₂CO₃．xH₂O₂）是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑．某化學(xué)興趣小組制備過(guò)碳酸鈉，并分析其組成的實(shí)施方案如下：
Ⅰ．制備過(guò)碳酸鈉

已知：
i．主反應(yīng)Na₂CO₃（aq）+xH₂O₂（aq）?Na₂CO₃•xH₂O₂（s）△H＜0
   副反應(yīng)2H₂O₂═2H₂O+O₂↑
ii.50℃時(shí)，Na₂CO₃．xH₂O₂開始分解
請(qǐng)回答下列問(wèn)題

（1）如圖1恒壓滴液漏斗支管的作用是平衡燒瓶和漏斗里的壓強(qiáng)，便于漏斗里的液體流下．
（2）為保證實(shí)驗(yàn)的成功，步驟①溫度不能過(guò)高，試分析原因溫度過(guò)高時(shí)過(guò)碳酸鈉分解會(huì)導(dǎo)致過(guò)碳酸鈉產(chǎn)率過(guò)低．
（3）步驟③中選用無(wú)水乙醇而不是蒸餾水洗滌產(chǎn)品，原因是減小過(guò)碳酸鈉的損耗，利于干燥．
Ⅱ測(cè)定是碳酸鈉組成
取mg產(chǎn)品Na₂CO₃•xH₂O₂，設(shè)計(jì)如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定x的數(shù)值
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，如何操作K₁，K₂？
（5）裝置B中的試劑是濃硫酸．
（6）實(shí)驗(yàn)前后稱量裝置C的質(zhì)量，其質(zhì)量差為△mg，則x=$\frac{44m-106△m}{34△m}$（用含m和△m式子表示）
（7）上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值小于理論值，試分析原因丙提出改進(jìn)方案．原因：通進(jìn)裝置中的空氣未除二氧化碳，方案：通進(jìn)裝置的空氣先經(jīng)過(guò)裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶．

Answer 1

分析 Ⅰ．制備過(guò)碳酸鈉
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）根據(jù)裝置圖可知，恒壓滴液漏斗中的支管是為了平衡燒瓶和漏斗里的壓強(qiáng)，便于漏斗里的液體流下；
（2）溫度過(guò)高時(shí)過(guò)碳酸鈉分解會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)率過(guò)低；
（3）過(guò)碳酸鈉難溶于乙醇，水和乙醇互溶；
Ⅱ測(cè)定是碳酸鈉組成
裝置A中用Na₂CO₃•xH₂O₂與稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，裝置B將二氧碳干燥，裝置C吸收二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，結(jié)合Na₂CO₃•xH₂O₂的質(zhì)量可確定Na₂CO₃•xH₂O₂的組成，為防止空氣中水份等對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，用D裝置防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置，
（4）為了準(zhǔn)確測(cè)量出二氧化碳的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要將裝置中的二氧化碳全部壓到C裝置中，據(jù)此確定操作；
（5）裝置B是干燥二氧碳的，可以用濃硫酸；
（6）實(shí)驗(yàn)前后稱量裝置C的質(zhì)量，其質(zhì)量差為△mg，即生成的二氧化碳的質(zhì)量為△mg，則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為$\frac{106}{44}$△mg，雙氧水的質(zhì)量為mg-$\frac{106}{44}$△mg，根據(jù)106：34x=$\frac{106}{44}$△mg：（mg-$\frac{106}{44}$△mg）可計(jì)算出x；
（7）根據(jù)裝置圖可知，通進(jìn)裝置中的空氣未經(jīng)過(guò)除二氧化碳，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的二氧化碳的質(zhì)量偏大，則計(jì)算出的x偏小，要排除這樣的誤差，可以將通進(jìn)裝置的空氣先經(jīng)過(guò)裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶．

解答 解：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）根據(jù)裝置圖可知，恒壓滴液漏斗中的支管是為了平衡燒瓶和漏斗里的壓強(qiáng)，便于漏斗里的液體流下，
故答案為：平衡燒瓶和漏斗里的壓強(qiáng)，便于漏斗里的液體流下；
（2）溫度過(guò)高時(shí)過(guò)碳酸鈉分解會(huì)導(dǎo)致過(guò)碳酸鈉產(chǎn)率過(guò)低，所以溫度不能過(guò)高，
故答案為：溫度過(guò)高時(shí)過(guò)碳酸鈉分解會(huì)導(dǎo)致過(guò)碳酸鈉產(chǎn)率過(guò)低；
（3）過(guò)碳酸鈉在無(wú)水乙醇中溶解度小于水，且無(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：減小過(guò)碳酸鈉的損耗，利于干燥，
故答案為：減小過(guò)碳酸鈉的損耗，利于干燥；
Ⅱ測(cè)定是碳酸鈉組成
裝置A中用Na₂CO₃•xH₂O₂與稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，裝置B將二氧碳干燥，裝置C吸收二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，結(jié)合Na₂CO₃•xH₂O₂的質(zhì)量可確定Na₂CO₃•xH₂O₂的組成，為防止空氣中水份等對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，用D裝置防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置，
（4）為了準(zhǔn)確測(cè)量出二氧化碳的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要將裝置中的二氧化碳全部壓到C裝置中，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉K₂，一段時(shí)間后再關(guān)閉K₁，
故答案為：先關(guān)閉K₂，一段時(shí)間后再關(guān)閉K₁；
（5）裝置B是干燥二氧碳的，可以用濃硫酸，
故答案為：濃硫酸；
（6）實(shí)驗(yàn)前后稱量裝置C的質(zhì)量，其質(zhì)量差為△mg，即生成的二氧化碳的質(zhì)量為△mg，則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為$\frac{106}{44}$△mg，雙氧水的質(zhì)量為mg-$\frac{106}{44}$△mg，則106：34x=$\frac{106}{44}$△mg：（mg-$\frac{106}{44}$△mg），所以x=$\frac{44m-106△m}{34△m}$，
故答案為：$\frac{44m-106△m}{34△m}$；
（7）根據(jù)裝置圖可知，通進(jìn)裝置中的空氣未除二氧化碳，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的二氧化碳的質(zhì)量偏大，則計(jì)算出的x偏小，要排除這樣的誤差，可以將通進(jìn)裝置的空氣先經(jīng)過(guò)裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，
故答案為：通進(jìn)裝置中的空氣未除二氧化碳；通進(jìn)裝置的空氣先經(jīng)過(guò)裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶．

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，難點(diǎn)是過(guò)碳酸鈉組成的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確理解實(shí)驗(yàn)原理，題目難度中等．