过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习:【资料卡片】:Ⅰ、制备研究:下图是制备过碳酸钠的工艺流程。请
题型:不详难度:来源:
过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)广泛用于洗涤、纺织、医疗、造纸等。某兴趣小组展开了深入的学习: 【资料卡片】:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181718-82665.png) Ⅰ、制备研究:下图是制备过碳酸钠的工艺流程。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181718-33620.jpg) 请回答问题: (1)反应器中发生反应的化学方程式为 ; (2)生产中,反应及干燥均需在较低温度下进行,原因是 ; (3)生产过程中,需加入较多的NaCl,以便过碳酸钠晶体析出,这是因为 。 (4)操作A的名称是 ,若在实验室完成此操作,需要的玻璃仪器是烧杯、 和 ; (5)洗涤过碳酸钠晶体最好选用 。 A.蒸馏水 B.无水酒精 C.饱和碳酸钠溶液 D.饱和NaCl溶液 (6)母液可以循环使用,其中主要含有的溶质是 和 ; Ⅱ、纯度测定:测定过碳酸钠样品(杂质不溶于水)中2Na2CO3·3H2O2的质量分数。 小组同学设计了如下图所示实验装置(部分仪器略去),并进行实验。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181719-24614.png) 【实验步骤】:① ;②将过碳酸钠样品(2.20g)和少许黑色粉末均匀混合后置于装置A中,在量筒中加满水;③连接仪器,打开分液漏斗活塞,缓缓滴入水;④待装置A中 时,停止滴加水,并关闭活塞;⑤待量筒中水面不再变化时,记录其中水面刻度;⑥根据数据进行计算。 【实验分析及数据处理】: (7)完善实验步骤的相关内容:① 、④ ; (8)实验中,水的作用是 ;黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率,其自身质量和化学性质在反应前后均不变,可能是 (填化学式); (9)实验中, ,则开始收集气体;(2分) A.刚开始出现气泡时 B.当气泡均匀连续出现时 C.若用带火星木条放在导管口部,复燃时 (10)若量筒中收集到气体的体积是224mL(通常情况下,氧气的密度近似为1.43g·L—1。),计算过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数[3分,Mr(2Na2CO3·3H2O2)=314、Mr(O2)=32] ; 【实验反思】: (11)经过讨论,小组同学一致认为测定结果偏大,可能原因是 ; (12)量筒中长导管的作用是 ; (13)有同学提出,装置中原有空气会使测定结果偏大。这种说法是否正确,如不正确,请说明理由。 ; (14)经过讨论,小组同学一致认为可用下述方案进行测定。方案:将装置A中剩余物过滤,洗涤滤渣,并将洗涤液并入滤液蒸发得无水固体1.39g。则样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数为 。 (15)根据资料卡片,你还能设计出什么方案测定样品中2Na2CO3·3H2O2的质量分数? 。(只需给出简要的方案) |
答案
(1)2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2 (2)防止过碳酸钠分解,影响产量和产率 (3)过碳酸钠在NaCl溶液中溶解度较小,易析出晶体 (4)过滤 玻璃棒 漏斗 (5)B (6)NaCl Na2CO3(或H2O2) (7)检查气密性 不再产生气体时 (8)溶解过碳酸钠,利于其分解 MnO2(或CuO) (9)A(2分) (10)95.0% (11)滴入的水占据了锥形瓶内的体积,使得O2体积偏大 (12)起缓冲作用,防止温度降低至室温时,测量结果产生偏差(或防倒吸) (13)不正确,装置中原有空气和生成的O2等体积代换 (注:理由叙述不正确不给分) (14)93.6%(或93.5%) (15)想方法测出过碳酸钠和酸反应生成CO2的体积或质量,进而进行计算(或过碳酸钠和氯化钙、氯化钡等溶液生成沉淀质量进行测定)(其他合理答案也可得分) |
解析
试题分析:(1)根据制备过碳酸钠的工艺流程图可知,反应器中的反应物是Na2CO3溶液和H2O2溶液,生成物是制备的过碳酸钠,故反应的化学方程式为2Na2CO3+3H2O2=2Na2CO3·3H2O2。 (2)根据资料卡片可知,过碳酸钠不稳定,受热、遇水易分解,故为了防止过碳酸钠分解,影响产量和产率,在生产中,反应及干燥均需在较低温度下进行。 (3)根据题意分析,加入较多的NaCl,能使过碳酸钠晶体析出,说明相同温度下,过碳酸钠在NaCl溶液中的溶解度,要比在水中的溶解度小,溶液容易达到过饱和状态而有晶体析出。 (4)根据图示可知,操作A是将母液和不溶于母液的晶体分离开来的操作,故为过滤;过滤需要过滤器,自然需要漏斗,同时还需要玻璃棒引流。 (5)由于过碳酸钠不稳定,遇水易分解,故洗涤过碳酸钠晶体时不能涉及到水,所以最好选用无水酒精,故选B。 (6)根据图示可知,为了能使过碳酸钠晶体析出,向溶液中加入了大量的NaCl,故母液中一定含有NaCl,此外,该母液是Na2CO3的母液,即为Na2CO3的饱和溶液,故溶液中一定含有Na2CO3。 (7)①根据题意,要利用该装置制取并收集氧气,故需要装置不能漏气,所以反应前要检查装置的气密性;④当A中不再产生气体时,说明过碳酸钠已完全反应,则不需再加水。 (8)根据题意,过碳酸钠不稳定,遇水易分解,所以加水能促进其分解,同时水能溶解过碳酸钠,增大其与催化剂的接触面,增加反应的速率; 根据题意,黑色粉末能加快过碳酸钠的分解速率,而其自身质量和化学性质在反应前后均不变,故该黑色粉末是该反应的催化剂,故可能是MnO2(或CuO)。 (9)当有气泡产生时,说明反应已经开始,故要立即收集。故选A (10)根据公式计算,过碳酸钠分解产生氧气质量=224mL×10—3×1.43g/L—1 = 0.32g; 设过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量为x 2(2Na2CO3·3H2O2) =4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑ 628 96 x 0.32g 628:96=x:0.32g 解得x=2.09g 则样品中,2Na2CO3·3H2O2的质量分数=![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181719-30086.png) (11)由于滴入的水占据了锥形瓶内一定的体积,故使得O2体积偏大。 (12)根据资料卡片可知,过碳酸钠分解反应过程中会放出热量,故生成的氧气会受热膨胀,而当反应结束温度降低至室温时,装置内压强减小,而此时由于长导管的开口已在水面以上,故可防止倒吸。 (13)不正确,因为装置中原有的空气虽在反应开始时被排入量筒,但由于压强的原因,最后装置中仍会保留一部分生成的氧气,故相当于装置中原有空气和生成的O2等体积代换。 (14)根据资料可知,2(2Na2CO3·3H2O2) = 4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑,故完全反应后的溶液中的溶质是Na2CO3,所以将装置A中剩余物过滤,洗涤滤渣(催化剂),并将洗涤液并入滤液蒸发,得到的1.39g无水固体即为Na2CO3晶体的质量。 设过碳酸钠样品中2Na2CO3·3H2O2的质量为x 2(2Na2CO3·3H2O2) =4Na2CO3 + 6H2O + 3O2↑ 628 424 x 1.39g 628:424=x:1.39g 解得x=2.06g 则样品中,2Na2CO3·3H2O2的质量分数=![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181719-90080.png) (15)根据资料卡片可知,过碳酸钠具有碳酸钠的性质,故可加酸和其反应,并想办法测出过碳酸钠和酸反应生成CO2的体积或质量,进而进行计算。 点评:对于验证型实验探究,要熟记物质的性质或变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。 |
举一反三
在古代,人们常用贝壳(主要成分是碳酸钙,杂质不参加反应且不溶于水)和纯碱为原料制取烧碱,某小组同学按图所示流程进行实验,请你参与讨论并回答相关问题.
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181613-35210.png) Ⅰ.定性研究 (1)生成固体B的化学反应方程式______________________________________________; (2)操作Ⅰ指的是______________,其中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 ; (3)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,其目的是__________________。 【猜想与假设】小组同学根据实验流程对所得的固体C的组成提出了质疑:甲同学认为:可能是NaOH、Na2CO3;乙同学认为: 可能是 ; 丙同学认为:可能是NaOH 【交流与评价】请你把乙同学的可能猜想结果写在横线上; 【活动与探究】甲同学取原溶液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生,于是得出该溶液中的溶质是NaOH、Na2CO3的结论,证实了自己的猜想。 乙同学取原溶液向其中加入Na2CO3溶液无现象,据此否定了自己的猜想;他又重新取原溶液,向其中加入____________观察到与甲同学不同的现象,得出了和甲同学相同的结论。 丙同学为了验证上述结论也取原溶液向其中滴加了少量稀盐酸,却发现无气泡产生。 【解释与结论】大家经过分析找出了丙同学所用试剂与甲同学相同,却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是 。经过上述三位同学的共同努力,大家终于对溶液中溶质的成分得出了正确结论。 Ⅱ.定量探究 【提出问题】固体产品C氢氧化钠的质量分数是多少呢? 【设计实验】小组同学设计了两套不同的方案进行实验并测得数据如下:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213181614-98597.jpg) 请你利用方案①所得数据计算固体产品C中氢氧化钠的质量分数(请列出计算过程) 【实验反思】 另一组同学根据方案②所得数据计算出的氢氧化钠质量分数与方案①相比明显偏小,请你分析其中的可能原因:_________________________________。 |
松花皮蛋是我们喜爱的食品,某小组同学查阅资料得知,制皮蛋料泥的原料主要是:生石灰、纯碱、食盐等。同学们对料泥进行了如下探究: 探究一:料泥的主要成份
实验步骤
| 实验现象
| 实验结论
| 1、将皮蛋料泥的原料放入烧杯中,加适量的水搅拌、充分反应
| 试管外壁 ,有白色沉淀生成
| 滤渣中一定有 。
| 2、将上述烧杯中的物质过滤、洗涤,滤渣中滴加稀盐酸
| 有气泡冒出
| 3、取少量滤渣于试管中加水充分溶解,取上层清液滴加
| 上层清液由无色变成红色
| 4、取滤液三份,分别滴加酚酞、稀盐酸和通入CO2气体
| 溶液变红色、无明显现象、有白色浑浊
| 滤液中的溶质一定有
| 回答下列问题: (1)请写出步骤①发生反应的化学方程式: ; 。 (2)由上述实验现象推断,料泥的主要成份是 。 探究二:测定料泥的原料中生石灰的含量(假设每步都能反应完全) 查阅资料:CaCO3+ CO2+H2O= Ca(HCO3)2 实验步骤: 1.称得料泥原料的样品28g,放入烧杯中,加适量的水搅拌、充分反应。 2.向其中通入过量的CO2,过滤,洗涤干燥后称得滤渣为5g 回答下列问题: (1)通入过量的CO2原因是 。 (2)利用测得的数据计算出料泥原料中生石灰的质量分数(要求写出计算过程)(3分) 思考:上述实验方案 (填合理或不合理)。如不合理,原因是 ;求出的值 (填偏大或偏小)。 应用:你认为应该如何食用松花蛋? ,原因是 。 |
科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设(猜想)引导下的探究肯定没有意义的选项是 A.探究二氧化硫和水反应可能有硫酸生成 | B.探究钠与水的反应产生的气体可能是氢气 | C.探究镁条表面灰黑色的物质可能只是氧化镁 | D.探究铜在酒精灯火焰内灼烧时出现的黑色物质可能是炭黑 |
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某化学课外兴趣小组的同学欲探究三聚氰胺(化学式为C3H6N6)的制取原理: 【查阅资料】 (1)目前,化工企业常用尿素合成法制取三聚氰胺。即以尿素[化学式:CO(NH2)2]为反应物,硅胶为催化剂,在380℃至400℃的温度下,沸腾反应、冷凝得到三聚氰胺,同时产生两种无色气体,其中一种气体具有刺激性气味。 (2) NO是无色气体,不溶于水,在空气中能迅速氧化为红棕色NO2气体。 【提出问题】 反应生成的两种气体是什么? 【假设猜想】 根据资料及反应物质判断,生成的两种气体可能是: ①二氧化碳和水蒸气;②二氧化碳和氨气;③二氧化碳和氮气;④二氧化碳和二氧化氮; 提出以上猜想的依据是 ; 你认为合理的猜想是(填序号) ,理由是 ; 【设计实验】 同学们在老师的指导下,设计下图所示实验摸拟制取三聚氰胺,并验证猜想。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200213/20200213180610-58233.jpg) A装置的作用是使生成的三聚氰胺迅速凝华而与气体分离。 【实验现象和分析】 (1)实验观察到B中棉花变红,则证明生成 ,同时看到D中___________现象,说明还生成了二氧化碳,D中所发生反应的化学方程式是________________________。 (2)C中稀硫酸的作用是 ____________。 【实验结论】 根据资料和实验现象分析可知,用尿素分解制取三聚氰胺的化学方程式为 __________________。 |
为研究锌和铝的金属活动性,某研究小组进行了如下探究。 (1)小明设计的实验方案:向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式 。 (2)小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中,发现前者比后者反应快,原因是 。 (3)小芳在(2)实验中,还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。 【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么? 【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色;AlCl3为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体,易溶于水和乙醇。 【提出合理假设】假设a:该灰黑色沉淀可能含有 ; 假设b:该灰黑色沉淀可能含有AlCl3; 假设c:该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。 【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。
实验编号
| 实验操作
| 实验现象
| ①
| 加入适量稀盐酸
| 有微量气泡,固体全部溶解,得到澄清溶液
| ②
| 加入适量蒸馏水
| 固体部分溶解
| ③
| 加入适量无水乙醇
| 固体部分溶解
| 【得出结论】由实验①可判断假设c (填“成立”或“不成立”),再集合②和③可得出该灰黑色沉淀的成分是 。 (4)你认为①中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱? (填“能”或“不能”),分别从设计方法和操作可行性的角度,具体说明理由 。 |
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