Question

11．“魚浮靈”主要成分是過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂），俗稱固體雙氧水．興趣小組對其進行以下探究：
【性質探究】
（1）取少量“魚浮靈”于試管中加水，有持續(xù)細小氣泡緩慢放出；向試管中加入少量MnO₂粉末，產生大量氣泡．將帶火星木條伸入試管，木條復燃，說明有O₂生成．
（2）取實驗（1）中上層清液，測得溶液PH＞7；向溶液中滴加足量稀鹽酸，產生大量氣泡；將產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．
結論：過碳酸鈉具有Na₂CO₃和H₂O₂的雙重化學性質．
【工業(yè)制備】

注：異丙醇為有機溶劑
（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)生復分解反應，生成一種難溶物將過碳酸鈉粒子包裹住，該反應的化學方程式為MgCl₂+Na₂SiO₃=MgSiO₃↓+2NaCl．
（4）根據如表數據，你認為上述制備反應的最佳溫度范圍是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”的產率/%	85.49	85.78	88.38	83.01

注：活性氧含量是指產品中能轉化為O₂的氧元素的質量分數．
【組成測定】利用如圖裝置進行產品中活性氧含量測定和過碳酸鈉（xNa₂CO₃•yH₂O₂）組成的測定（雜質對測定無影響）．
【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放出CO₂和O₂．

（5）實驗前先緩慢通N₂一段時間，加熱銅網至紅熱后，再緩慢滴入過量稀硫酸，直至A中樣品完全反應；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，會導致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）實驗測得C裝置中銅網增重1.2g，D裝置增重2.2g．則該產品中x：y=2：3．（寫出計算過程）

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燃；
（2）二氧化碳能使帶澄清石灰水變渾濁，此反應可檢驗二氧化碳的存在；
（3）實驗中加入穩(wěn)定劑的作用是為防止過碳酸鈉分解而失效；根據反應物、生成物，書寫化學方程式；
（4）根據表中數據可以看出，在15℃～20℃時，活性氧含量最高，魚浮靈產率最高；
（5）實驗前通氮氣是為了除去裝置內的空氣，以防測定值偏高；實驗后還要繼續(xù)通氮氣是為了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，將使部分氧氣散逸，計算時過氧化氫相對含量偏小，碳酸鈉相對含量偏大，導致x：y的值偏大；
（7）裝置B的作用是干燥氣體，防止水分進入D裝置使測定值偏大；同時便于觀察和控制氣流速度以使反應充分進行；
（8）C裝置中銅網增重1.2g，則說明生成氧氣的質量為1.2g，氧氣質量占樣品的百分數（活性氧含量）為12%大于10.5%而小于13%，屬于合格品；由氧氣質量可計算過氧化氫質量為2.55g；D裝置增重2.2g說明生成二氧化碳2.2g，計算反應的碳酸鈉質量為5.3g，則可得：106x：34y=5.3g：2.55g，故解得x：y=2：3．

解答 解：
（1）由結論“說明有O₂生成”，再根據：氧氣能使帶火星的木條復燃，則填復燃；
（2）根據題目中信息“將產生的氣體通入澄清石灰水中，出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象”，再根據：二氧化碳能使帶澄清石灰水變渾濁，則此題結論為有 CO₂（或二氧化碳）生成．
（3）實驗中加入穩(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)生復分解反應，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作用，其化學方程式為MgCl₂+Na₂SiO₃=MgSiO₃↓+2NaCl．
（4）由表中數據可以看出，在15℃～20℃時，活性氧含量最高，魚浮靈產率最高，所以最好在該溫度范圍內制備魚浮靈．
（5）實驗前通氮氣一段時間，加熱銅網至紅熱后，再緩慢滴入過量稀硫酸，直至A中樣品完全反應是為了除去裝置內的氧氣，以防測定值偏高；實驗后還要繼續(xù)通氮氣是為了使殘留在裝置中的氣體全部被裝置吸收；
（6）根據【組成測定】利用如圖裝置進行產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，將使部分氧氣散逸，計算時過氧化氫相對含量偏小，碳酸鈉相對含量偏大，導致x：y的值偏大；
（7）裝置B的作用是干燥氣體，防止水分進入D裝置使測定值偏大；同時便于觀察和控制氣流速度以使反應充分進行，故選①②；
（10）C裝置中銅網增重1.2g，則說明生成氧氣的質量為1.2g，氧氣質量占樣品的百分數（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”，故此產品屬于合格品；
因為生成氧氣的質量為1.2g，則設需要過氧化氫的質量為x．
2H₂O₂～O₂↑
68    32
x     1.2g
則$\frac{68}{x}$=$\frac{32}{1.2g}$
解得x=2.55g，故由氧氣質量可計算過氧化氫質量為2.55g．
因為D裝置增重2.2g說明生成二氧化碳2.2g，則設需要碳酸鈉質量為y．
Na₂CO₃～CO₂
106     44
y       2.2g
則$\frac{106}{y}$=$\frac{44}{2.2g}$
解得y=5.3g，故計算反應的碳酸鈉質量為5.3g，
根據“產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）復燃；（2）CO₂（或二氧化碳）；
（1）復燃 
（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

點評 本題主要考查學生運用所學化學知識綜合分析和解決實際問題的能力．增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．