过碳酸钠的制备与产品分析
高考化学二轮备考高频考点知识讲解与训练2---典型的元素及其化合物 (含解析)
高考化学二轮备考高频考点知识讲解与训练典型的元素及其化合物1．过碳酸钠(2Na 2CO 3·3H 2O 2)广泛用于化工、造纸、纺织、食品等行业，一种以芒硝(Na 2SO 4·10H 2O)、H 2O 2等为原料制备过碳酸钠的工艺流程如下：已知2CrO 2－4＋2H ＋===Cr 2O 2－7＋H 2O , pH 小于5时几乎均以Cr 2O 2－7形式存在，pH 大于8.5时几乎均以CrO 2－4形式存在。
回答下列问题：(1)Na 2CrO 4中Cr 元素的化合价为________。
(2)K sp (CaCrO 4)________(填“＞”或“＜”)K sp (CaSO 4)。
(3)流程中循环物质X 为________(填化学式)。
(4)步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________。
(5)步骤Ⅰ～Ⅲ是为了制得纯碱，从环境保护的角度看，可能的不足之处是______________。
(6)步骤Ⅴ合成时，加入95%的乙醇的目的是____________________________________。
(7)测定产品活性氧的实验步骤如下：准确称取m g产品，用硫酸溶解后，用c mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4标准溶液V mL。
①滴定到终点时，溶液呈__________(填“无色”或“浅红色”)。
②过氧化物的活性氧是指过氧化物单独用催化剂催化分解时放出氧气的质量与样品的质量之比。
该实验测得的产品中活性氧为________(列出计算表达式)。
答案(1)＋6 (2)> (3)Na2Cr2O7(4)2Na2CrO4＋2CO2＋H2O===Na2Cr2O7＋2NaHCO3(5)六价铬有毒，易造成环境污染(6)减小过碳酸钠的溶解度，提高产率(7)①浅红色②4cV m%解析(2)分析过程可知步骤Ⅰ加入Na2CrO4生成CaSO4，说明反应向更难溶的方向进行，证明K sp(CaCrO4)＞K sp(CaSO4)。
过碳酸钠制双氧水_去碳酸钠_解释说明
过碳酸钠制双氧水去碳酸钠解释说明1. 引言1.1 概述碳酸钠是一种常见的无机化合物，广泛应用于工业生产和日常生活中。
而双氧水则是一种常见的化学品，具有强氧化性和消毒作用。
本文将探讨通过过碳酸钠制备双氧水的过程，并阐明其原理和方法。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述。
首先是引言部分，介绍文章的背景、目的和结构；其次是过程部分，详细说明碳酸钠的制备方法以及双氧水的制备过程和特性；接着是应用与意义部分，阐述双氧水在不同领域中的应用以及碳酸钠与双氧水在环保、医疗等方面的作用和意义；然后是实验操作步骤部分，提供材料准备、实验步骤和结果分析等信息；最后是结论部分，总结主要结果并展望该方法未来的发展前景。
1.3 目的本文旨在详细介绍过碳酸钠制备双氧水的方法，并阐明其原理及相关知识。
通过深入了解这一过程，读者可以了解到碳酸钠的制备方法、双氧水的特性以及该方法在不同领域中的应用和意义。
同时，本文还将提供实验操作步骤，以便读者进行实践验证并获取相关数据。
通过阅读本文，读者将对该方法有更全面的了解，并能够进一步思考其未来的发展潜力和可能遇到的问题。
2. 过程:2.1 碳酸钠的制备:碳酸钠（化学式Na2CO3），也称为纯碱或苏打粉，是一种常见且重要的化学物质。
它可以通过多种方法制备，其中最常用的方法包括氨法和盐湖法。
在氨法中，用石灰石（CaCO3）和氨水（NH3·H2O）反应生成氢氧化钙（Ca(OH)2）和氨（NH3）。
然后将氢氧化钙与盐酸（HCl）反应得到氯化钙（CaCl2），再与天然晶体状的纯度高的纯碱NaCl反应生成二次硫酸納(Na2SO4)，经过蒸发结晶处理得到碳酸钠。
盐湖法是利用自然存在的含碳酸盐矿床来提取并制备碳酸钠。
这种方法涉及将碳酸盐（如纯纲、蘇打石等）溶解在水中，经过蒸发得到硝矿，则接着通过加入盐类沉淀出金属离子，并通过沉淀剂再次重复沉淀工序，得到可供商业使用的纯净碳酸钠。
2.2 双氧水的制备和性质:双氧水（化学式H2O2）是一种含有氧气的化合物。
醇析法合成过碳酸钠工艺优化研究
因是 ， 温度 升 高 ２ ａＣ ・ Ｈ ０ Ｎ Ｏ ３ 加 快 分 解 。所 以 确定最 佳 反应 温度 为 １ ５℃ 。
２ ２ 原料 配 比对合 成过碳 酸 钠的 影响 ．
用 吸量 管量取 １ｍＬ双 氧水 置于 ２ ０ｍＬ容 量瓶 ５ 中， 加蒸 馏水 稀释至 刻度 ， 分摇 匀 。用移 液管 移取 充 ２ Ｌ置 于 ２ ０ ｍ ０ｍ ５ Ｌ锥 形瓶 中 ， 加入 ５ｍＬ３ｍ ＬＬ的 ｏ／
原料 配 比即碳 酸钠 与过 氧化氢 物质 的量 比 。过 氧化 氢 比例太 高 ， 仅对 提高 产 品质 量无 益 ， 会 由 不 还
于过 氧化 氢分解 而 提高成 本 ； 过氧化 氢 比例太 低 ， 则
会造成 产 品 中过 碳 酸钠 含量太 低 ， 不 到合格 产 品。 得 原料 配 比对合成 过碳 酸钠 的影 响如 图 ２所 示 。 由图
由于过碳 酸钠 不 稳 定 ， 重金 属 离 子或 其他 杂质
污染 和高 温 、 湿等 因素都易使 其分解 ， 高 从而 降低过
碳 酸钠活性 氧含量 ， 分解 反应式 为 ：
２ ２ ａ Ｃ ３’ Ｈ ０ ） （ Ｎ ２ Ｏ ３ ２ ２ — ｈＮａＣ ３＋ Ｈ ０＋３ ２ ４ ２０ ６ ２ ０
碳 酸钠和 双氧水在 一定条 件下 反应生成 过碳酸 钠， 过碳 酸钠 的理论活 性 氧含 量为 １．８ ， 应 为 ５ ２％ 反 放 热反应 。其反 应方程 式为 ：
２ ａＣ ３＋ Ｈ ０ — Ｎ ２Ｏ ３ ２ ２ 吃Ｎ ２ ０ ３ ２ ２＋ Ｑ ａＣ ３・ Ｈ ０
业 ¨一 。过碳 酸钠 的制备工 艺可 以分为 干法 和湿法
率 的影 响 较大 。随 着 温 度 的升 高 ， 收率 先 基 本 不变 然后再 急 速下 降 ， 氧 量 先 升高 再 急 速 下 降 。在 温 含 度大 于 １ ５℃后活 性 氧 含量 和 收 率都 急 速 下 降 的原
过碳酸钠说明书
过碳酸钠说明书全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：过碳酸钠，化学名称为碳酸氢钠，英文名为Sodium Bicarbonate，简写为NaHCO3。
它是一种常见的碱性盐类化合物，广泛应用于食品工业、制药工业、清洁剂生产等领域。
下面就让我们来深入了解一下过碳酸钠的性质、用途以及使用方法。
一、性质过碳酸钠的化学式为NaHCO3，其分子量为84.01 g/mol，外观为白色晶体粉末，易溶于水，呈碱性。
在常温下稳定，但遇热分解产生二氧化碳和氢氧化钠。
过碳酸钠味若微咸，无毒无味，是一种安全、环保的化学物质。
二、用途1. 食品工业：过碳酸钠在食品工业中被广泛应用作为发酵剂、膨松剂和调味剂。
在烘焙过程中，加入适量的过碳酸钠可以使面包、蛋糕等食品蓬松起来，口感更佳。
2. 制药工业：过碳酸钠在制药工业中常被用作中和胃酸、调节药品PH值的药物辅料。
3. 清洁剂生产：由于其碱性特性，过碳酸钠在清洁剂生产中常作为脱垢剂、除臭剂、消毒剂等原料使用，能有效清洁细菌、污渍。
4. 化妆品工业：过碳酸钠也被用于调节化妆品的PH值，使其更符合肌肤酸碱平衡的需求。
5. 医疗卫生领域：过碳酸钠还被用作一种治疗消化系统疾病的药物，如胃溃疡、胃酸过多等。
三、使用方法1. 食品添加剂：在食品加工中，添加适量的过碳酸钠能够起到提升食品口感和质地的作用。
但在添加过程中应注意控制用量，避免过量使用。
2. 清洁剂生产：在清洁产品中使用过碳酸钠时，应根据具体清洁对象和需求，搭配其他清洁剂，在安全使用的前提下发挥最佳效果。
3. 医疗用途：过碳酸钠在医疗用途中，通常以口服或局部敷用的方式使用，但需在医生指导下使用，避免不当使用引起不良反应。
四、注意事项1. 过碳酸钠虽然是一种相对安全的化学品，但仍需储存在通风干燥处，远离火源和易燃易爆物品。
2. 在使用过程中，应注意避免吸入过碳酸钠粉尘，避免接触眼睛和皮肤，遇到不慎接触应立即用清水冲洗。
3. 使用过碳酸钠时，应根据实际需要和用途合理配置用量，不可随意增加。
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过碳酸钠的制备与产品分析
1 前言
过碳酸钠是一种新型氧系漂白剂,它集洗涤、漂白、杀菌于一体，无毒无味，漂白性能温和，无环境污染。
另外它还可用作供氧源、食品保鲜剂、氧化剂和金属表面处理剂等等[1]。
过碳酸钠又名过氧碳酸钠，为碳酸钠和过氧化氢的加成化合物，属于正交晶系层状结构，其分子式为2Na2CO3·3H2O2 ,相对分子质量为314.58，其理论活性氧值为l5.3%。
在水中的溶解度：l0℃时为l2.3g/100g H2O，30℃时为16.2 g/100g H2O,随着温度的升高,溶解度也相应地增加。
浓度为1％(重量)的过碳酸钠溶液在20℃时的pH值为l0.5，与相同条件下的过氧化氢和碳酸钠的性质相似，是一种优良的无磷洗涤助剂，与过硼酸钠(NaBO2·H2O2·3H2O)相比，过碳酸钠活性氧含量高，温时溶解性好，更适宜于冷水洗涤，因此，在能源日益紧张之际，用过碳酸钠替代过硼酸钠作漂白剂具有明显的经济效益。
在纺织行业中，它是一种新型的漂白剂，性能在许多方面优于次氯酸钠和双氧水。
与次氯酸钠相比，对纤维无破坏作用，无异味，无污染。
与双氧水相比，放氧速度温和，操作安全性高。
它的采用带来漂染行业的一次“工业革命”[2]。
2 实验原理和方法
2.1 实验原理
2.1.1 反应原理
碳酸钠和双氧水在一定条件下反应生成过碳酸钠，过碳酸钠的理论活性氧含量为15.3％，反为放热反应，其反应式如下[3]：
2Na2CO3 + 3H2O2→2Na2CO3·3H2O2 + Q
2.1.2 分解原理
由于过碳酸钠不稳定，重金属离子或其它杂质污染，高温，高湿等因素都易使其分解，从而降低过碳酸钠活性氧含量。
其分解反应式为：
2Na2CO3·3H2O2→2Na2CO3·H2O + H2O + 3/2O2↑
2Na2CO3·3H2O2→2Na2CO3 + 3H2O + 3/2O2↑过碳酸钠分解后,活性氧分解成H2O和O2, 使得过碳酸钠活性氧的含量降低因此,通过测定在不同条件下活性氧的含量及变化,即可研究过碳酸钠的稳定性[4]。
2.2 制备方法
目前，过碳酸钠的工业生产主要有干法和湿法两种。
干法是在热空气沸腾床中，往无水碳酸钠上连续喷洒过氧化氢溶液即得产品。
用不锈钢、聚四氟乙烯和某些塑料作为结构材料。
其工艺简单，流程短、产率高，但设备复杂，技术条件苛刻，能耗高，产品稳定性差。
湿法生产是由过氧化氢和碳酸钠水溶液以一定的温度在间歇式或连续式结晶器中进行反应、结晶、分离、干燥得到产品，母液返回使用。
其工艺简单、生产设备易得、投资少、技术条件易掌握、产品稳定性较好、便于建厂生产。
目前，除德国外几乎所有生产国都是采用湿法生产。
最近，日本发明了喷雾法制造过碳酸钠，把过氧化氢和碳酸钠分喷到反应器中，从而使产品收率提高到94％以上，但此法技术条件不易掌握，难度较大，所以目前尚处于摸索中。
因为工业Na2CO3中一般含有 Fe、Mn、Cu等金属，由于这些金属的存在，会促使反应物H2O2分解，造成H2O2的损失，并使最终产品的储存稳定性能不好，
因此，在精制Na2CO3过程中加入适量的硫酸镁和硅酸钠作絮凝剂沉淀出杂质，同时，在碳酸钠与过氧化氢反应的过程中加入一定量的四苯基二膦和硅酸钠作为稳定剂就可改善制得的过碳酸钠的稳定性[5]。
3 仪器和药品
3.1 实验仪器
电动搅拌器、恒温水浴锅、滴定装置、三颈烧瓶、玻璃棒、抽滤装置、烧杯(100mL、1L)、锥形瓶(250mL)、表面皿等。
3.2 实验药品和试剂
无水碳酸钠(AR)、30%过氧化氢(AR)、95%乙醇(AR)、硫酸镁(AR)、浓硫酸(AR)、硅酸钠(AR)、高锰酸钾(AR)、草酸钠(AR)等[6]。
4 实验部分
4.1 过碳酸钠产品的制备
4.1.1 原料配比
原料配比即碳酸钠与过氧化氢的摩尔比。
这是影响产品收率和活性氧含量的一个重要因素。
过氧化氢比例太高，不利于提高产品的质量，且会由于过氧化氢分解而提高成本；过氧化氢比例太低，则会造成过碳酸钠产品的收率太低，产品不合格。
实验证明，碳酸钠与过氧化氢的摩尔比以l：1.44左右为宜。
4.1.2 产品制备
通过资料分析及前期的实验，我们认为影响反应过程的主要因素是原料配比A（Na2CO3:H2O2,mol比)、反应时间B、反应温度C。
为确定最佳制备工艺条件,以产品的活性氧含量作为考察指标,进行了这三因素二水平的正交实验,用L4(23)正交表安排实验,因素水平安排见表1,正交实验安排见表2。
表1 因素水平表
表2 正交实验安排表
由于实验安排，本组实验是称取6.0g无水碳酸钠于烧杯中，用去离子水配成饱和的碳酸钠溶液，依次加入稳定剂硫酸镁0.12g、硅酸钠晶体0.21g，使其混合均匀并溶解，然后加入适量的95%的乙醇混合，在上述混合液中加入11.6mL30％过氧化氢溶液，充分搅拌，置于常温15℃下反应1h后，进行抽滤，并用95％的乙醇洗涤2～3次，将抽滤所得产品进行干燥，即得过碳酸钠产品。
4.2 过碳酸钠产品中活性氧含量的分析测定
4.2.1溶液配制
标准溶液的配制：称取3.16gKMnO4于1000mL烧杯中，用去离子水稀释至刻度待标定。
1mol/L H2SO4溶液的配制：量取10mL18mol/L浓硫酸于盛有约50mL去离子水的250mL烧杯中，用去离子水稀释至180mL备用。
6% H2SO4溶液的配制：量取34mL18mol/L浓硫酸于盛有约400mL去离子水的1000mL烧杯中，用去离子水稀释至1000mL备用。
4.2.2 标准溶液浓度标定
准确称取计算量为0.1571g、0.1392g、0.1378g、0.1441g的干燥Na2C2O4，分别置于250mL锥形瓶中，加入10mL水溶解，再加入30mL 1mol/L H2SO4溶液并加热至75-85℃，立即用待标定的KMnO4溶液滴定，直至呈粉红色并在30s内不退色为终点，记录所消耗KMnO4溶液的体积。
4.2.3 活性氧含量的分析测定
称量约0.15～0.25g的试样两份(称准至0.0002g)，分别置于一盛有100mL(浓度为6％)的硫酸溶液的250mL锥形瓶中，用高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈粉红色并在30s内不消失即为终点，记录所消耗的KMnO4的体积，最后分析和计算活性氧含量。
计算活性氧含量的公式：
活性氧含量 = 4CV/Q×100％
式中：C为KMnO4溶液的浓度，mol/L；V为KMnO4溶液的用量，mL；Q为过碳酸钠的质量[7]，g。
5 实验结果与讨论
5.1产品的制备
通过实验称量，本组所制得产品质量为3.8g，理论产量为8.9g。
所以过碳酸钠的产率=3.8/8.9×100%=42.7%，此产率较低可能是由于抽滤过程中滤纸多次破例导致产品损失。
5.2KMnO4标准溶液的标定
KMnO4标准溶液浓度的标定如表3所示。
KMnO4标准溶液浓度的计算式：
式中：m为Na2C2O4的质量，g；Z为Na2C2O4的相对分子质量，g/mol；V为所消耗KMnO4的体积，mL。
用Na2C2O4标定KMnO4溶液的反应如下：
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+→2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O
表3 KMnO4标准溶液的标定
项目序号 1 2 3 4 m(Na2C2O4)/g 0.1571 0.1392 0.1378 0.1441 V(KMnO4)/mL 23.18 19.70 19.80 20.75
C(KMnO4)/mol·L-10.02023 0.02109 0.02077 0.02073 /mol·L-10.02071
5.3 过碳酸钠活性氧含量的分析
本组实验所得过碳酸钠活性氧含量分析数据及处理如表4。
表4 过碳酸钠活性氧含量分析数据及处理
序号项目m(过碳酸钠)/g V(KMnO
)/mL 活性氧含量/% 平均值/%
4
1 0.1613 22.90 11.76
11.81
2 0.1630 23.34 11.86
从表4中活性氧含量可以看出，所测得产品活性氧含量比理论含量低较多，说明实验所得产品的质量较差，所得产品为块状而不是蓬松状也说明制得产品质量较差，实验过程中条件和操作控制不到位。
本实验所得正交实验数据和处理如表5。
表5 正交实验
序号 A B C 有效氧含量/% 平均值/%
1 1 1 1 10.39 10.51 10.45
2 1 2 2 13.35 13.20 13.28
3 2 1 2 11.76 11.86 11.81
4 2 2 1 11.94 11.22 11.58
K1 23.73 22.26 22.03
K2 23.39 24.86 25.09
由表5可知，本实验过碳酸钠制备的最优条件为A2B1C1,即A原料比（mol 比）1：1.5、B反应时间1h、C反应温度0℃，在此条件下所制得的产品质量最好。
反应条件对产品质量的影响C>B>A，即反应温度>反应时间>原料比，最大影响因素是反应温度，所以反应时应严格控制反应温度。