Question

11．“魚浮靈”主要成分是過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂），俗稱固體雙氧水．興趣小組對其進(jìn)行以下探究：
【性質(zhì)探究】
（1）取少量“魚浮靈”于試管中加水，有持續(xù)細(xì)小氣泡緩慢放出；向試管中加入少量MnO₂粉末，產(chǎn)生大量氣泡．將帶火星木條伸入試管，木條復(fù)燃，說明有O₂生成．
（2）取實(shí)驗(yàn)（1）中上層清液，測得溶液PH＞7；向溶液中滴加足量稀鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡；將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，說明有CO₂（或二氧化碳）生成．
結(jié)論：過碳酸鈉具有Na₂CO₃和H₂O₂的雙重化學(xué)性質(zhì)．
【工業(yè)制備】

注：異丙醇為有機(jī)溶劑
（3）穩(wěn)定劑的作用是防止過碳酸鈉分解而無效或防止過氧化氫分解；穩(wěn)定劑中MgCl₂和Na₂SiO₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成一種難溶物將過碳酸鈉粒子包裹住，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl₂+Na₂SiO₃=MgSiO₃↓+2NaCl．
（4）根據(jù)如表數(shù)據(jù)，你認(rèn)為上述制備反應(yīng)的最佳溫度范圍是15～20℃．

溫度范圍/℃	5～10	10～15	15～20	20～25
活性氧含量/%	13.94	14.02	15.05	14.46
“魚浮靈”的產(chǎn)率/%	85.49	85.78	88.38	83.01

注：活性氧含量是指產(chǎn)品中能轉(zhuǎn)化為O₂的氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【組成測定】利用如圖裝置進(jìn)行產(chǎn)品中活性氧含量測定和過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂）組成的測定（雜質(zhì)對測定無影響）．
【查閱資料】①“魚浮靈”中活性氧含量≥13.0%是一等品，≥10.5%是合格品．
②過碳酸鈉能與酸反應(yīng)放出CO₂和O₂．

（5）實(shí)驗(yàn)前先緩慢通N₂一段時(shí)間，加熱銅網(wǎng)至紅熱后，再緩慢滴入過量稀硫酸，直至A中樣品完全反應(yīng)；繼續(xù)緩慢通N₂，其目的是使殘留在裝置中的氣體全部被吸收．
（6）若先滴入稀硫酸，后加熱銅網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致x：y的值偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（7）裝置B的作用是①②（填序號）
①除去氣體中的水蒸氣              ②便于觀察和控制氣流速度
（8）實(shí)驗(yàn)測得C裝置中銅網(wǎng)增重1.2g，D裝置增重2.2g．則該產(chǎn)品中x：y=2：3．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 （1）二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃；
（2）二氧化碳能使帶澄清石灰水變渾濁，此反應(yīng)可檢驗(yàn)二氧化碳的存在；
（3）實(shí)驗(yàn)中加入穩(wěn)定劑的作用是為防止過碳酸鈉分解而失效；根據(jù)反應(yīng)物、生成物，書寫化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，在15℃～20℃時(shí)，活性氧含量最高，魚浮靈產(chǎn)率最高；
（5）實(shí)驗(yàn)前通氮?dú)馐菫榱顺�去裝置內(nèi)的空氣，以防測定值偏高；實(shí)驗(yàn)后還要繼續(xù)通氮?dú)馐菫榱耸箽埩粼谘b置中的氣體全部被吸收；
（6）若先滴入稀硫酸，后加熱銅網(wǎng)，將使部分氧氣散逸，計(jì)算時(shí)過氧化氫相對含量偏小，碳酸鈉相對含量偏大，導(dǎo)致x：y的值偏大；
（7）裝置B的作用是干燥氣體，防止水分進(jìn)入D裝置使測定值偏大；同時(shí)便于觀察和控制氣流速度以使反應(yīng)充分進(jìn)行；
（8）C裝置中銅網(wǎng)增重1.2g，則說明生成氧氣的質(zhì)量為1.2g，氧氣質(zhì)量占樣品的百分?jǐn)?shù)（活性氧含量）為12%大于10.5%而小于13%，屬于合格品；由氧氣質(zhì)量可計(jì)算過氧化氫質(zhì)量為2.55g；D裝置增重2.2g說明生成二氧化碳2.2g，計(jì)算反應(yīng)的碳酸鈉質(zhì)量為5.3g，則可得：106x：34y=5.3g：2.55g，故解得x：y=2：3．

解答 解：
（1）由結(jié)論“說明有O₂生成”，再根據(jù)：氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，則填復(fù)燃；
（2）根據(jù)題目中信息“將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象”，再根據(jù)：二氧化碳能使帶澄清石灰水變渾濁，則此題結(jié)論為有 CO₂（或二氧化碳）生成．
（3）實(shí)驗(yàn)中加入穩(wěn)定劑的作用是為防止H₂O₂分解（或防止過碳酸鈉分解）而失效；穩(wěn)定劑中的氯化鎂MgCl₂與硅酸鈉Na₂SiO₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，能生成氯化鈉和難溶的硅酸鎂，覆蓋在過碳酸鈉表面起保護(hù)作用，其化學(xué)方程式為MgCl₂+Na₂SiO₃=MgSiO₃↓+2NaCl．
（4）由表中數(shù)據(jù)可以看出，在15℃～20℃時(shí)，活性氧含量最高，魚浮靈產(chǎn)率最高，所以最好在該溫度范圍內(nèi)制備魚浮靈．
（5）實(shí)驗(yàn)前通氮?dú)庖欢螘r(shí)間，加熱銅網(wǎng)至紅熱后，再緩慢滴入過量稀硫酸，直至A中樣品完全反應(yīng)是為了除去裝置內(nèi)的氧氣，以防測定值偏高；實(shí)驗(yàn)后還要繼續(xù)通氮?dú)馐菫榱耸箽埩粼谘b置中的氣體全部被裝置吸收；
（6）根據(jù)【組成測定】利用如圖裝置進(jìn)行產(chǎn)品中活性氧含量測定和過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂）組成的測定．若先滴入稀硫酸，后加熱銅網(wǎng)，將使部分氧氣散逸，計(jì)算時(shí)過氧化氫相對含量偏小，碳酸鈉相對含量偏大，導(dǎo)致x：y的值偏大；
（7）裝置B的作用是干燥氣體，防止水分進(jìn)入D裝置使測定值偏大；同時(shí)便于觀察和控制氣流速度以使反應(yīng)充分進(jìn)行，故選①②；
（10）C裝置中銅網(wǎng)增重1.2g，則說明生成氧氣的質(zhì)量為1.2g，氧氣質(zhì)量占樣品的百分?jǐn)?shù)（活性氧含量）為$\frac{1.2g}{10g}$=12%大于10.5%而小于13%，“資料中魚浮靈中活性氧含量≥13.0%是一等品，≥10.5%是合格品”，故此產(chǎn)品屬于合格品；
因?yàn)樯�成氧氣的質(zhì)量為1.2g，則設(shè)需要過氧化氫的質(zhì)量為x．
2H₂O₂～O₂↑
68    32
x     1.2g
則$\frac{68}{x}$=$\frac{32}{1.2g}$
解得x=2.55g，故由氧氣質(zhì)量可計(jì)算過氧化氫質(zhì)量為2.55g．
因?yàn)镈裝置增重2.2g說明生成二氧化碳2.2g，則設(shè)需要碳酸鈉質(zhì)量為y．
Na₂CO₃～CO₂
106     44
y       2.2g
則$\frac{106}{y}$=$\frac{44}{2.2g}$
解得y=5.3g，故計(jì)算反應(yīng)的碳酸鈉質(zhì)量為5.3g，
根據(jù)“產(chǎn)品中活性氧含量測定和過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂）組成”，則可得：106x：34y=5.3g：2.55g，故解得x：y=2：3．
故答案為：
（1）復(fù)燃；（2）CO₂（或二氧化碳）；
（1）復(fù)燃 
（2）CO₂
（3）防止過碳酸鈉分解而無效 或 防止過氧化氫分解； MgCl₂+Na₂SiO₃=MgSiO₃↓+2NaCl
（4）15～20 
（5）使殘留在裝置中的氣體全部被吸收
（6）偏大 
（7）①②
（8）2：3

點(diǎn)評 本題主要考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識綜合分析和解決實(shí)際問題的能力．增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識的能力．