Question

夏天到了，衣服上常會留下難以清洗的汗漬、果汁漬等．現在市場上出售一種“污漬爆炸鹽”，宣稱“含天然活性氧，能在瞬間去除洗衣粉難以除去的多種頑固污漬”．小強同學對這種“污漬爆炸鹽”的化學成分非常感興趣，對其化學成分進行探究．

查閱相關資料：“污漬爆炸鹽”主要有效成份為過碳酸鈉，化學式為2Na₂CO₃?3H₂O₂，俗稱固體雙氧水，白色結晶顆粒．過碳酸鈉溶于水時，分解生成碳酸鈉和過氧化氫，目前已成為世界上廣泛應用的主要洗滌助劑之一．
探究一：確證污漬爆炸鹽的化學成分及其化學式
小強同學的實驗設計如下所示．請你運用初中所學知識，幫助小強同學完成下列探究．
（1）小強同學把帶火星的木條伸入氣體A中，帶火星的木條復燃，則氣體A為

 

，說明“污漬爆炸鹽”溶于水生成過氧化氫；
（2）小強從氫氧化鈣溶液和氫氧化鋇溶液這兩種溶液中選擇氫氧化鋇溶液作為加入的A溶液，則小強選擇的理由為

 

；
實驗過程中觀察到

 

，說明“污漬爆炸鹽”溶于水生成碳酸鈉；
（3）操作Ⅰ為

 

、洗滌、干燥，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是

 

；
實驗的初步結論
小強認為：“污漬爆炸鹽”溶于水生成碳酸鈉和過氧化氫，“污漬爆炸鹽”的主要化學成分是過碳酸鈉．
（4）若m1=31.4，m2=39.4，請根據數據計算確證污漬爆炸鹽的化學式為2Na₂CO₃?3H₂O₂．
計算過程：解：
探究二：變質污漬爆炸鹽的純度測定
已知：過碳酸鈉與硫酸溶液反應的化學方程式如下：
2Na₂CO₃?3H₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+3H₂O₂+2CO₂↑+2H₂O   2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
為測定已變質的過碳酸鈉（污漬爆炸鹽部分變質后的成分為2Na₂CO₃?3H₂O₂和Na₂CO₃）的純度，設計如圖所示的實驗：Q為-具有良好的彈性的氣球（不與反應物和生成物反應），稱取一定量的樣品和少量二氧化錳放于其中，按圖安裝好實驗裝置，打開分液漏斗的活塞，將稀H₂SO₄滴入氣球中．

（1）Q內發生反應生成的氣體為

 

．在樣品中加入少量二氧化錳的目的是

 

．導管a作用是

 

．
（2）為測出反應時生成氣體的總體積，滴稀H₂SO₄前必須關閉

 

（填K₁、K₂或K₃，下同）．打開

 

．
（3）當上述反應停止，將K₁、K₂、K₃處于關閉狀態，然后先打開K₂，再緩緩打開K₁，這時可觀察到的現象是

 

，b中裝的堿石灰的作用是

 

，為何要緩緩打開K₁的理由是

 

．
（4）實驗結束時，量筒I中有123.4mL水，量筒Ⅱ中收集到33.6mL氣體（上述體積均已折算到標準狀況），則過碳酸鈉的純度是

 

（保留小數點后一位；標準狀況下氣體的密度：CO₂-1.96g/L，O₂-1.43g/L）．
（5）某同學實驗測得的過碳酸鈉的純度偏大，你認為可能的原因是

 

．
A．氣體滯留在Q和導氣管中，未全部進入量筒Ⅱ
B．量筒Ⅱ讀數時，量筒液面高于水槽液面
C．右側量筒Ⅰ和儲液集氣瓶連接導管內的液體沒有計入讀數x
D．氣體體積數值x、y沒有扣除滴加的硫酸的體積．

Answer 1

分析：（1）這是檢驗氧氣的一種常用方法．
（2）雖然都會生成沉淀，都可以根據化學方程式計算出碳酸鈉的質量，但是要考慮誤差的大小．
（3）根據題目信息和濾液的性質可知．
（4）①根據復分解反應的條件和氧氣的實驗室制法即可．
②利用進入量筒的水的體積等于氣體的體積即可．
③根據堿石灰的性質和壓強的變化即可判斷．
④根據化學方程式計算出碳酸鈉的質量并計算碳酸鈉和雙氧水的分子個數比即可．
⑤過碳酸鈉的比例偏大，就是說氧氣的質量偏大，然后就可以找出對應的答案．

解答：解：（1）帶火星的木條復燃是檢驗氧氣的常用方法，故答案為：氧氣．
（2）雖然都會生成沉淀，都可以根據化學方程式計算出碳酸鈉的質量，但是要考慮誤差的大小，沉淀的質量越大，誤差就會相對較小，碳酸鋇或者碳酸鈣都是白色沉淀，故答案為：等質量碳酸鈉發生反應生成的沉淀質量更大，誤差更小，白色沉淀生成．
（3）根據題目信息可知，首先是過濾，由于濾液中的溶質是碳酸鈉或者氫氧化鈉，溶液顯堿性，遇到酚酞試液變紅，故答案為：過濾；先多次洗滌并取最后一次洗滌液，滴加酚酞（或硫酸銅、氯化鐵、氯化鎂）等溶液，無明顯現象．
（4）設碳酸鈉的質量是X．
Na₂CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH
106             197
x               39.4

106

197

═

x

39.4

得：X═21.2
所以H₂O₂質量為31.4-21.2═10.2g
碳酸鈉和雙氧水的分子個數比：

21.2

106

：

10.2

34

═2：3
探究二：變質污漬爆炸鹽的純度測定
（1）碳酸鈉和稀硫酸反應生成氣體二氧化碳，雙氧水和二氧化錳反應生成氧氣，故答案為：CO₂、O₂；
使雙氧水完全分解成氧氣；平衡分液漏斗上、下的壓強，使稀H₂SO₄順利滴下，同時使測得的氣體的體積更為準確．
（2）根據量筒中水的體積就是化學反應生成的氣體的體積，關掉K₁、K₂，打開K₃后，可以保證反應生成的氣體全部進入集氣瓶，然后迫使液體進入量筒，這樣進入量筒的水的體積更接近反應生成氣體的體積，故答案為：K₁、K₂，K₃．（3）這是一個壓強的變化問題，打開K₁后，由于氣球內部壓強大于外部壓強，氣體會逐漸進入導管和水槽；二氧化碳被堿石灰吸收，氧氣進入水槽．故答案為：氣球Q慢慢縮小，左側導管有氣泡生成；吸收二氧化碳；控制氣體流速，使CO₂被充分吸收．
（4）m（O₂）=1.43g/L×33.6mL=48.0×10^-3g，
m（CO₂）=1.96g/L×（123.4mL-33.6mL）=176.0×10^-3g
設過碳酸鈉的質量為X，同時生成二氧化碳的質量為Y，碳酸鈉的質量為Z．
∵2Na₂CO₃?3H₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+3H₂O₂+2CO₂↑+2H₂O，2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
∴2Na₂CO₃?3H₂O₂～

3

2

O₂↑～2CO₂↑             
314              48      88 
X               48.0×10^-3g  Y
∴X═314.0×10^-3g；Y═88.0×10^-3g  
又因為Na₂CO₃～CO₂↑
     106     44
     Z      （176.0-88）×10^-3g
∴Z═212.0×10^-3g  
則ω（過碳酸鈉）=314×10^-3g/（314×10^-3g+212×10^-3g）×100%=59.7%
故答案為：59.7%
（5）量筒I測的是總的氣體的體積，量筒Ⅱ測的是氧氣的體積，氧氣的高低決定過碳酸鈉的純度高低．
A、量筒Ⅱ測的體積小，即氧氣的體積小，則過碳酸鈉的純度低，故A錯誤．
B、量筒Ⅱ讀數時，量筒液面高于水槽液面，量筒內壓強減小，體積變大，因此算得過碳酸鈉的純度偏高，故B正確．
C、總的氣體體積減小，則樣品的總質量相當于減小，因此算得過碳酸鈉的純度偏高，故C正確．
D、不影響．
故答案為：BC．

點評：學會利用物質的性質設計實驗計算物質的純度，同時注意化學方程式的書寫規范．