8. 航天员在“天宫课堂”利用醋酸钠(CH₃COONa)过饱和溶液,制作了一颗“冰球”。
(1)“冰球”摸上去是温热的,说明该过程
(2)在相同温度下,过饱和溶液中溶质的质量分数大于饱和溶液中溶质的质量分数。已知醋酸钠的溶解度如下表所示。在 20℃时,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是

(3)取 239g 图 1 中 M 点对应的溶液降温到 20℃,理论上析出

(4)一定条件下,利用乙酸(CH₃COOH)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体,反应原理为 2CH₃COOH + Na₂CO₃ = 2CH₃COONa + H₂O + CO₂↑,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至
A. 冷水
B. 热水
C. 饱和醋酸钠溶液
(5)醋酸钠晶体(CH₃COONa·nH₂O)中一般含结晶水。查阅资料可知,13.6g 醋酸钠晶体在 120℃时完全失去结晶水得到 8.2g 无水醋酸钠,温度再高时会分解产生丙酮(CH₃COCH₃,沸点 56.53℃)和碳酸钠,碳酸钠在高温条件下会进一步分解。(相对分子质量:CH₃COONa—82)

在老师指导下,同学们查阅资料后绘制出如图 2 所示的固体质量随温度变化曲线。
①请综合上述信息计算:n =
②1200℃时残留固体的成分可能是
(1)“冰球”摸上去是温热的,说明该过程
放热
(填“放热”或“吸热”)。(2)在相同温度下,过饱和溶液中溶质的质量分数大于饱和溶液中溶质的质量分数。已知醋酸钠的溶解度如下表所示。在 20℃时,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是
升高温度
。(3)取 239g 图 1 中 M 点对应的溶液降温到 20℃,理论上析出
92.6
g 晶体。(4)一定条件下,利用乙酸(CH₃COOH)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体,反应原理为 2CH₃COOH + Na₂CO₃ = 2CH₃COONa + H₂O + CO₂↑,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至
不再产生气泡
(填实验现象),再将所得溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶
(填操作名称)、过滤、洗涤、干燥,即可得到醋酸钠固体。洗涤时,为了减少损失,最好选用C
(填序号)。A. 冷水
B. 热水
C. 饱和醋酸钠溶液
(5)醋酸钠晶体(CH₃COONa·nH₂O)中一般含结晶水。查阅资料可知,13.6g 醋酸钠晶体在 120℃时完全失去结晶水得到 8.2g 无水醋酸钠,温度再高时会分解产生丙酮(CH₃COCH₃,沸点 56.53℃)和碳酸钠,碳酸钠在高温条件下会进一步分解。(相对分子质量:CH₃COONa—82)
在老师指导下,同学们查阅资料后绘制出如图 2 所示的固体质量随温度变化曲线。
①请综合上述信息计算:n =
3
;x = 5.3
。②1200℃时残留固体的成分可能是
氧化钠
。答案
8. (1)放热 (2)升高温度 (3)92.6 (4)不再产生气泡 冷却结晶 C (5)①3 5.3 ②氧化钠
点拨:(1)“冰球”摸上去是温热的,说明该过程放热。(2)由图可知,醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大,则在20℃时,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是升高温度。(3)由图可知,M点为60℃醋酸钠的饱和溶液,结合表中数据可知,此温度下醋酸钠的溶解度为139.0g,故此时239g M点对应的溶液中醋酸钠的质量为$239g×(\frac{139.0g}{100g + 139.0g}×100\%) = 139g$,20℃其溶解度为46.4g,故降温到20℃时,理论上析出晶体的质量为139g - 46.4g = 92.6g。(4)一定条件下,利用乙酸($CH_{3}COOH$)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至不再产生气泡,再将所得溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到醋酸钠固体。洗涤时,为了减少损失,最好选用饱和醋酸钠溶液。(5)①13.6g醋酸钠晶体在120℃时完全失去结晶水得到8.2g无水醋酸钠,则失去水的质量为13.6g - 8.2g = 5.4g,则$13.6g×(\frac{18n}{82 + 18n}×100\%) = 5.4g$,n = 3。根据题中信息可知,再升高温度醋酸钠分解生成丙酮和碳酸钠,则x对应物质的质量为碳酸钠的质量,根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素的质量不变,则生成物碳酸钠中钠元素的质量等于醋酸钠中钠元素的质量,则碳酸钠的质量为$8.2g×(\frac{23}{82}×100\%)÷(\frac{46}{106}×100\%) = 5.3g$,即x = 5.3。②碳酸钠在高温条件下会进一步分解,根据图中数据可知,碳酸钠分解减少的质量为生成气体的质量,根据质量守恒定律,则生成的气体为二氧化碳,则二氧化碳的质量为5.3g - 3.1g = 2.2g,二氧化碳中碳元素的质量为$2.2g×(\frac{12}{44}×100\%) = 0.6g$,碳酸钠中碳元素的质量为$5.3g×(\frac{12}{106}×100\%) = 0.6g$,二者恰好相等,则剩余固体中只含有钠元素和氧元素,生成固体中氧元素的质量为$5.3g×\frac{48}{106}×100\% - 2.2g×\frac{32}{44}×100\% = 0.8g$,则剩余固体中钠元素与氧元素的质量比为(3.1g - 0.8g)∶0.8g = 23∶8,设剩余氧化物中钠原子个数为a,氧原子个数为b,则23a∶16b = 23∶8,解得a∶b = 2∶1,则1200℃时残留固体的成分可能是氧化钠。
点拨:(1)“冰球”摸上去是温热的,说明该过程放热。(2)由图可知,醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大,则在20℃时,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是升高温度。(3)由图可知,M点为60℃醋酸钠的饱和溶液,结合表中数据可知,此温度下醋酸钠的溶解度为139.0g,故此时239g M点对应的溶液中醋酸钠的质量为$239g×(\frac{139.0g}{100g + 139.0g}×100\%) = 139g$,20℃其溶解度为46.4g,故降温到20℃时,理论上析出晶体的质量为139g - 46.4g = 92.6g。(4)一定条件下,利用乙酸($CH_{3}COOH$)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至不再产生气泡,再将所得溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到醋酸钠固体。洗涤时,为了减少损失,最好选用饱和醋酸钠溶液。(5)①13.6g醋酸钠晶体在120℃时完全失去结晶水得到8.2g无水醋酸钠,则失去水的质量为13.6g - 8.2g = 5.4g,则$13.6g×(\frac{18n}{82 + 18n}×100\%) = 5.4g$,n = 3。根据题中信息可知,再升高温度醋酸钠分解生成丙酮和碳酸钠,则x对应物质的质量为碳酸钠的质量,根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素的质量不变,则生成物碳酸钠中钠元素的质量等于醋酸钠中钠元素的质量,则碳酸钠的质量为$8.2g×(\frac{23}{82}×100\%)÷(\frac{46}{106}×100\%) = 5.3g$,即x = 5.3。②碳酸钠在高温条件下会进一步分解,根据图中数据可知,碳酸钠分解减少的质量为生成气体的质量,根据质量守恒定律,则生成的气体为二氧化碳,则二氧化碳的质量为5.3g - 3.1g = 2.2g,二氧化碳中碳元素的质量为$2.2g×(\frac{12}{44}×100\%) = 0.6g$,碳酸钠中碳元素的质量为$5.3g×(\frac{12}{106}×100\%) = 0.6g$,二者恰好相等,则剩余固体中只含有钠元素和氧元素,生成固体中氧元素的质量为$5.3g×\frac{48}{106}×100\% - 2.2g×\frac{32}{44}×100\% = 0.8g$,则剩余固体中钠元素与氧元素的质量比为(3.1g - 0.8g)∶0.8g = 23∶8,设剩余氧化物中钠原子个数为a,氧原子个数为b,则23a∶16b = 23∶8,解得a∶b = 2∶1,则1200℃时残留固体的成分可能是氧化钠。
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