Question

不少家庭養(yǎng)觀賞魚，有時會在魚缸里放點“魚浮靈”，可使水中的含氧量迅速增加．請你和小欣同學一起完成這項探究活動．
探究一：“魚浮靈”的主要成分是什么？
【查閱資料】過碳酸鈉，白色結晶顆粒，易溶于水并迅速放出氧氣．
【猜想假設】“魚浮靈”的主要成分是過碳酸鈉．
【設計方案】如圖1

實驗	主要操作步驟	主要實驗現(xiàn)象	結論
①	在集氣瓶中加入少量   （黑色固體），在儀器a中加入新配制的“魚浮靈”的飽和水溶液；打開儀器a的活塞，放出適量溶液后，在導管口放一根帶火星的木條		“魚浮靈”溶于水生成過氧化氫
②	關閉儀器a，在儀器b中加入   ，打開活塞，放出適量溶液后，在導管口放一燃著的木條	生成大量無色氣泡，木條熄滅	“魚浮靈”溶于水生成碳酸鈉

【結果分析】主要成分是過碳酸鈉．根據(jù)化學反應方程式：X+H₂O═Na₂CO₃+H₂O₂，推出過碳酸鈉的化學式x為

 

．
【實驗反思】（1）儀器a和b的名稱是

 

；
（2）實驗①中的化學方程式為

 

；
（3）實驗②不嚴密，應該補充實驗

 

；
（4）“魚浮靈”的保存方法是

 

．
為了儲存、運輸、使用的方便，工業(yè)上采用醇析出將其轉化成固態(tài)的過碳酸鈉晶體．
探究二：工業(yè)上使用的過碳酸鈉晶體（xNa₂CO₃?yH₂O₂）的組成
【設計實驗】稱取若干份質量為7.85克過碳酸鈉晶體備用．
方案一：先測出生成的氧氣的質量，求過氧化氫的質量
取一份過碳酸鈉晶體溶于水，和二氧化錳固體按照如圖2（方法一）裝置進行裝配．在將水溶液滴入試劑瓶前先稱量整個裝置和試劑的總質量為m₁，然后充分反應，再稱量整個裝置和試劑的總質量為m₂，生成的氧氣的質量為

 

，該實驗中使用堿石灰（NaOH和CaO的混合物）的作用是

 

．
取一份過碳酸鈉晶體溶于水，和二氧化錳固體按照如圖2（方法二）裝置進行裝配，測量生成氧氣的體積，進行計算得出結果．充分反應后，在量筒讀數(shù)前，要調整

 

，再讀出體積．要想得到氧氣質量，還需要的數(shù)據(jù)是

 

．
方案二：通過測定碳酸鹽沉淀的質量，進而求得碳酸鈉的質量．
取一份過碳酸鈉晶體溶于水，向所得溶液中滴加過量的CaCl₂溶液，過濾、洗滌、烘干，得到白色沉淀，稱量．
（1）滴加的CaCl₂溶液要過量的原因是

 

；
（2）洗滌沉淀的目的是

 

；
（3）檢驗沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是

 

，則表示已經(jīng)洗凈．
【實驗結果】實驗測得碳酸鈣質量為5克，請通過計算得出過碳酸鈉晶體（xNa₂CO₃?yH₂0₂）的化學式．
【實驗反思】若CaCO₃沉淀過濾后不洗滌，則x：y的值將

 

  （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,實驗室制取氧氣的反應原理,氧氣的檢驗和驗滿,鹽的化學性質,質量守恒定律及其應用,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：探究一：
【設計方案】根據(jù)實驗結論可知，應該加入二氧化錳固體；根據(jù)檢驗碳酸根離子的方法來分析；
【結果分析】根據(jù)化學反應前后，原子種類和數(shù)目不變來分析解答；
【實驗反思】（1）認識常用儀器；
（2）根據(jù)實驗過程來書寫化學方程式；
（3）能使燃著的木條熄滅的氣體不一定是二氧化碳；
（4）根據(jù)過碳酸鈉的性質來分析保存方法；
探究二：【設計實驗】方案一：裝置和試劑減少的質量就是氧氣的質量，堿石灰常用作干燥劑；排出的水的體積就是產(chǎn)生的氧氣的體積，
方案二：過量的氯化鈣溶液才能保證將碳酸鈉轉化為沉淀；過濾得到的沉淀表面會有其他雜質，應洗滌；
根據(jù)雜質的成分來進行檢驗；根據(jù)在沉淀表面的可溶性雜質，進行解答；若不洗滌，雜質的質量當作沉淀物的質量，即樣品中所含的碳酸根偏大．

解答：解：探究一：【設計方案】①過碳酸氫鈉溶于水，在二氧化錳的催化作用下，迅速的分解產(chǎn)生氧氣，能使帶火星的木條復燃；
②常用稀鹽酸來檢驗碳酸根離子的存在，向待測物質中加入稀鹽酸，若能產(chǎn)生使澄清的石灰水變渾濁的氣體，則證明該物質中含有碳酸根離子；
【結果分析】由質量守恒定律知，化學式X中含有兩個鈉原子、一個碳原子和四個氧原子，所以X化學式是Na₂CO₄．
【實驗反思】（1）儀器a、b的名稱為分液漏斗；
（2）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解為水和氧氣；
（3）要將產(chǎn)生的氣體再通入澄清的石灰水，觀察是否變渾濁才能進一步證明是否是二氧化碳氣體；
（4）因為其遇水會發(fā)生反應產(chǎn)生氧氣，故應密封保存，置于陰涼處；
探究二：
方案一：產(chǎn)生的氧氣會從裝置中溢出，故裝置和試劑減少的質量就是生成氧氣的質量；產(chǎn)生的氧氣中會混有水蒸氣，故要用堿石灰來吸收其中的水蒸氣；
取一份過碳酸鈉晶體溶于水，和二氧化錳固體按照如圖2（方法二）裝置進行裝配，要使測定結果準確，必須調整洗氣瓶與量筒液面等高，氧氣的質量等于其體積與密度的乘積；
方案二：
（1）過量的氯化鈣溶液才能保證將碳酸鈉轉化為沉淀；
（2）過濾得到的沉淀表面會有氯化鈣、氯化鈉等雜質，所以要洗滌干凈；
（3）如果沉淀沒有洗滌干凈，則其表面一定有氯離子，故可用硝酸銀溶液來進行檢驗；
【實驗結果】設產(chǎn)生5g碳酸鈣沉淀，需要碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓2NaCl
106          100
 x            5g

106

100

=

x

5g

x=5.3g
則7.85克過碳酸鈉晶體，含有H₂O₂的質量為：7.85g-5.3g=2.55g
則：

106x

34y

=

5.3g

2.55g

，

x

y

=

2

3

過碳酸鈉晶體（xNa₂CO₃?yH₂0₂）的化學式為：2Na₂CO₃?3H₂0₂．
【實驗反思】根據(jù)以上計算過程分析可知，若CaCO₃沉淀過濾后不洗滌，則x：y的值將偏大．
故答案為：
探究一：【設計方案】

實驗	主要操作步驟	主要實驗現(xiàn)象
①	MnO2	有氣泡逸出，能使帶火星木條復燃
②	稀鹽酸

【結果分析】Na₂CO₄．
【實驗反思】（1）分液漏斗；
（2）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
（3）生成的氣體通入澄清的石灰水；
（4）密封，置陰涼處．
探究二：【設計實驗】方案一：
【方法一】m₁-m₂；吸收氧氣中的水蒸氣，防止水蒸氣逸出裝置．
【方法二】洗氣瓶與量筒液面等高；該溫度下氧氣的密度．
方案二：（1）將 Na₂CO₃ 完全轉化為沉淀；
（2）除去表面可溶性雜質 CaCl₂、NaCl；
（3）取最后一滴洗滌液，滴加AgNO₃若無沉淀出現(xiàn)，則表示已經(jīng)洗凈．
【實驗結果】
2Na₂CO₃?3H₂0₂
【實驗反思】偏大．

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．