Question

夏天到了，衣服上常会留下难以清洗的汗渍、果汁渍等．现在市场上出售一种“污渍爆炸盐”，宣称“含天然活性氧，能在瞬间去除洗衣粉难以除去的多种顽固污渍”．小强同学对这种“污渍爆炸盐”的化学成分非常感兴趣，对其化学成分进行探究．

查阅相关资料：“污渍爆炸盐”主要有效成份为过碳酸钠，化学式为2Na₂CO₃?3H₂O₂，俗称固体双氧水，白色结晶颗粒．过碳酸钠溶于水时，分解生成碳酸钠和过氧化氢，目前已成为世界上广泛应用的主要洗涤助剂之一．
探究一：确证污渍爆炸盐的化学成分及其化学式
小强同学的实验设计如下所示．请你运用初中所学知识，帮助小强同学完成下列探究．
（1）小强同学把带火星的木条伸入气体A中，带火星的木条复燃，则气体A为

 

，说明“污渍爆炸盐”溶于水生成过氧化氢；
（2）小强从氢氧化钙溶液和氢氧化钡溶液这两种溶液中选择氢氧化钡溶液作为加入的A溶液，则小强选择的理由为

 

；
实验过程中观察到

 

，说明“污渍爆炸盐”溶于水生成碳酸钠；
（3）操作Ⅰ为

 

、洗涤、干燥，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

 

；
实验的初步结论
小强认为：“污渍爆炸盐”溶于水生成碳酸钠和过氧化氢，“污渍爆炸盐”的主要化学成分是过碳酸钠．
（4）若m1=31.4，m2=39.4，请根据数据计算确证污渍爆炸盐的化学式为2Na₂CO₃?3H₂O₂．
计算过程：解：
探究二：变质污渍爆炸盐的纯度测定
已知：过碳酸钠与硫酸溶液反应的化学方程式如下：
2Na₂CO₃?3H₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+3H₂O₂+2CO₂↑+2H₂O   2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
为测定已变质的过碳酸钠（污渍爆炸盐部分变质后的成分为2Na₂CO₃?3H₂O₂和Na₂CO₃）的纯度，设计如图所示的实验：Q为-具有良好的弹性的气球（不与反应物和生成物反应），称取一定量的样品和少量二氧化锰放于其中，按图安装好实验装置，打开分液漏斗的活塞，将稀H₂SO₄滴入气球中．

（1）Q内发生反应生成的气体为

 

．在样品中加入少量二氧化锰的目的是

 

．导管a作用是

 

．
（2）为测出反应时生成气体的总体积，滴稀H₂SO₄前必须关闭

 

（填K₁、K₂或K₃，下同）．打开

 

．
（3）当上述反应停止，将K₁、K₂、K₃处于关闭状态，然后先打开K₂，再缓缓打开K₁，这时可观察到的现象是

 

，b中装的碱石灰的作用是

 

，为何要缓缓打开K₁的理由是

 

．
（4）实验结束时，量筒I中有123.4mL水，量筒Ⅱ中收集到33.6mL气体（上述体积均已折算到标准状况），则过碳酸钠的纯度是

 

（保留小数点后一位；标准状况下气体的密度：CO₂-1.96g/L，O₂-1.43g/L）．
（5）某同学实验测得的过碳酸钠的纯度偏大，你认为可能的原因是

 

．
A．气体滞留在Q和导气管中，未全部进入量筒Ⅱ
B．量筒Ⅱ读数时，量筒液面高于水槽液面
C．右侧量筒Ⅰ和储液集气瓶连接导管内的液体没有计入读数x
D．气体体积数值x、y没有扣除滴加的硫酸的体积．

Answer 1

分析：（1）这是检验氧气的一种常用方法．
（2）虽然都会生成沉淀，都可以根据化学方程式计算出碳酸钠的质量，但是要考虑误差的大小．
（3）根据题目信息和滤液的性质可知．
（4）①根据复分解反应的条件和氧气的实验室制法即可．
②利用进入量筒的水的体积等于气体的体积即可．
③根据碱石灰的性质和压强的变化即可判断．
④根据化学方程式计算出碳酸钠的质量并计算碳酸钠和双氧水的分子个数比即可．
⑤过碳酸钠的比例偏大，就是说氧气的质量偏大，然后就可以找出对应的答案．

解答：解：（1）带火星的木条复燃是检验氧气的常用方法，故答案为：氧气．
（2）虽然都会生成沉淀，都可以根据化学方程式计算出碳酸钠的质量，但是要考虑误差的大小，沉淀的质量越大，误差就会相对较小，碳酸钡或者碳酸钙都是白色沉淀，故答案为：等质量碳酸钠发生反应生成的沉淀质量更大，误差更小，白色沉淀生成．
（3）根据题目信息可知，首先是过滤，由于滤液中的溶质是碳酸钠或者氢氧化钠，溶液显碱性，遇到酚酞试液变红，故答案为：过滤；先多次洗涤并取最后一次洗涤液，滴加酚酞（或硫酸铜、氯化铁、氯化镁）等溶液，无明显现象．
（4）设碳酸钠的质量是X．
Na₂CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH
106             197
x               39.4

106

197

═

x

39.4

得：X═21.2
所以H₂O₂质量为31.4-21.2═10.2g
碳酸钠和双氧水的分子个数比：

21.2

106

：

10.2

34

═2：3
探究二：变质污渍爆炸盐的纯度测定
（1）碳酸钠和稀硫酸反应生成气体二氧化碳，双氧水和二氧化锰反应生成氧气，故答案为：CO₂、O₂；
使双氧水完全分解成氧气；平衡分液漏斗上、下的压强，使稀H₂SO₄顺利滴下，同时使测得的气体的体积更为准确．
（2）根据量筒中水的体积就是化学反应生成的气体的体积，关掉K₁、K₂，打开K₃后，可以保证反应生成的气体全部进入集气瓶，然后迫使液体进入量筒，这样进入量筒的水的体积更接近反应生成气体的体积，故答案为：K₁、K₂，K₃．（3）这是一个压强的变化问题，打开K₁后，由于气球内部压强大于外部压强，气体会逐渐进入导管和水槽；二氧化碳被碱石灰吸收，氧气进入水槽．故答案为：气球Q慢慢缩小，左侧导管有气泡生成；吸收二氧化碳；控制气体流速，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
设过碳酸钠的质量为X，同时生成二氧化碳的质量为Y，碳酸钠的质量为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  
又因为Na₂CO₃～CO₂↑
     106     44
     Z      （176.0-88）×10^-3g
∴Z═212.0×10^-3g  
则ω（过碳酸钠）=314×10^-3g/（314×10^-3g+212×10^-3g）×100%=59.7%
故答案为：59.7%
（5）量筒I测的是总的气体的体积，量筒Ⅱ测的是氧气的体积，氧气的高低决定过碳酸钠的纯度高低．
A、量筒Ⅱ测的体积小，即氧气的体积小，则过碳酸钠的纯度低，故A错误．
B、量筒Ⅱ读数时，量筒液面高于水槽液面，量筒内压强减小，体积变大，因此算得过碳酸钠的纯度偏高，故B正确．
C、总的气体体积减小，则样品的总质量相当于减小，因此算得过碳酸钠的纯度偏高，故C正确．
D、不影响．
故答案为：BC．

点评：学会利用物质的性质设计实验计算物质的纯度，同时注意化学方程式的书写规范．