Question

不少家庭养观赏鱼，有时会在鱼缸里放点“鱼浮灵”，可使水中的含氧量迅速增加．请你和小欣同学一起完成这项探究活动．
探究一：“鱼浮灵”的主要成分是什么？
【查阅资料】过碳酸钠，白色结晶颗粒，易溶于水并迅速放出氧气．
【猜想假设】“鱼浮灵”的主要成分是过碳酸钠．
【设计方案】如图1

实验	主要操作步骤	主要实验现象	结论
①	在集气瓶中加入少量   （黑色固体），在仪器a中加入新配制的“鱼浮灵”的饱和水溶液；打开仪器a的活塞，放出适量溶液后，在导管口放一根带火星的木条		“鱼浮灵”溶于水生成过氧化氢
②	关闭仪器a，在仪器b中加入   ，打开活塞，放出适量溶液后，在导管口放一燃着的木条	生成大量无色气泡，木条熄灭	“鱼浮灵”溶于水生成碳酸钠

【结果分析】主要成分是过碳酸钠．根据化学反应方程式：X+H₂O═Na₂CO₃+H₂O₂，推出过碳酸钠的化学式x为

 

．
【实验反思】（1）仪器a和b的名称是

 

；
（2）实验①中的化学方程式为

 

；
（3）实验②不严密，应该补充实验

 

；
（4）“鱼浮灵”的保存方法是

 

．
为了储存、运输、使用的方便，工业上采用醇析出将其转化成固态的过碳酸钠晶体．
探究二：工业上使用的过碳酸钠晶体（xNa₂CO₃?yH₂O₂）的组成
【设计实验】称取若干份质量为7.85克过碳酸钠晶体备用．
方案一：先测出生成的氧气的质量，求过氧化氢的质量
取一份过碳酸钠晶体溶于水，和二氧化锰固体按照如图2（方法一）装置进行装配．在将水溶液滴入试剂瓶前先称量整个装置和试剂的总质量为m₁，然后充分反应，再称量整个装置和试剂的总质量为m₂，生成的氧气的质量为

 

，该实验中使用碱石灰（NaOH和CaO的混合物）的作用是

 

．
取一份过碳酸钠晶体溶于水，和二氧化锰固体按照如图2（方法二）装置进行装配，测量生成氧气的体积，进行计算得出结果．充分反应后，在量筒读数前，要调整

 

，再读出体积．要想得到氧气质量，还需要的数据是

 

．
方案二：通过测定碳酸盐沉淀的质量，进而求得碳酸钠的质量．
取一份过碳酸钠晶体溶于水，向所得溶液中滴加过量的CaCl₂溶液，过滤、洗涤、烘干，得到白色沉淀，称量．
（1）滴加的CaCl₂溶液要过量的原因是

 

；
（2）洗涤沉淀的目的是

 

；
（3）检验沉淀已经洗涤干净的方法是

 

，则表示已经洗净．
【实验结果】实验测得碳酸钙质量为5克，请通过计算得出过碳酸钠晶体（xNa₂CO₃?yH₂0₂）的化学式．
【实验反思】若CaCO₃沉淀过滤后不洗涤，则x：y的值将

 

  （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,实验室制取氧气的反应原理,氧气的检验和验满,盐的化学性质,质量守恒定律及其应用,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：探究一：
【设计方案】根据实验结论可知，应该加入二氧化锰固体；根据检验碳酸根离子的方法来分析；
【结果分析】根据化学反应前后，原子种类和数目不变来分析解答；
【实验反思】（1）认识常用仪器；
（2）根据实验过程来书写化学方程式；
（3）能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳；
（4）根据过碳酸钠的性质来分析保存方法；
探究二：【设计实验】方案一：装置和试剂减少的质量就是氧气的质量，碱石灰常用作干燥剂；排出的水的体积就是产生的氧气的体积，
方案二：过量的氯化钙溶液才能保证将碳酸钠转化为沉淀；过滤得到的沉淀表面会有其他杂质，应洗涤；
根据杂质的成分来进行检验；根据在沉淀表面的可溶性杂质，进行解答；若不洗涤，杂质的质量当作沉淀物的质量，即样品中所含的碳酸根偏大．

解答：解：探究一：【设计方案】①过碳酸氢钠溶于水，在二氧化锰的催化作用下，迅速的分解产生氧气，能使带火星的木条复燃；
②常用稀盐酸来检验碳酸根离子的存在，向待测物质中加入稀盐酸，若能产生使澄清的石灰水变浑浊的气体，则证明该物质中含有碳酸根离子；
【结果分析】由质量守恒定律知，化学式X中含有两个钠原子、一个碳原子和四个氧原子，所以X化学式是Na₂CO₄．
【实验反思】（1）仪器a、b的名称为分液漏斗；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气；
（3）要将产生的气体再通入澄清的石灰水，观察是否变浑浊才能进一步证明是否是二氧化碳气体；
（4）因为其遇水会发生反应产生氧气，故应密封保存，置于阴凉处；
探究二：
方案一：产生的氧气会从装置中溢出，故装置和试剂减少的质量就是生成氧气的质量；产生的氧气中会混有水蒸气，故要用碱石灰来吸收其中的水蒸气；
取一份过碳酸钠晶体溶于水，和二氧化锰固体按照如图2（方法二）装置进行装配，要使测定结果准确，必须调整洗气瓶与量筒液面等高，氧气的质量等于其体积与密度的乘积；
方案二：
（1）过量的氯化钙溶液才能保证将碳酸钠转化为沉淀；
（2）过滤得到的沉淀表面会有氯化钙、氯化钠等杂质，所以要洗涤干净；
（3）如果沉淀没有洗涤干净，则其表面一定有氯离子，故可用硝酸银溶液来进行检验；
【实验结果】设产生5g碳酸钙沉淀，需要碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓2NaCl
106          100
 x            5g

106

100

=

x

5g

x=5.3g
则7.85克过碳酸钠晶体，含有H₂O₂的质量为：7.85g-5.3g=2.55g
则：

106x

34y

=

5.3g

2.55g

，

x

y

=

2

3

过碳酸钠晶体（xNa₂CO₃?yH₂0₂）的化学式为：2Na₂CO₃?3H₂0₂．
【实验反思】根据以上计算过程分析可知，若CaCO₃沉淀过滤后不洗涤，则x：y的值将偏大．
故答案为：
探究一：【设计方案】

实验	主要操作步骤	主要实验现象
①	MnO2	有气泡逸出，能使带火星木条复燃
②	稀盐酸

【结果分析】Na₂CO₄．
【实验反思】（1）分液漏斗；
（2）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
（3）生成的气体通入澄清的石灰水；
（4）密封，置阴凉处．
探究二：【设计实验】方案一：
【方法一】m₁-m₂；吸收氧气中的水蒸气，防止水蒸气逸出装置．
【方法二】洗气瓶与量筒液面等高；该温度下氧气的密度．
方案二：（1）将 Na₂CO₃ 完全转化为沉淀；
（2）除去表面可溶性杂质 CaCl₂、NaCl；
（3）取最后一滴洗涤液，滴加AgNO₃若无沉淀出现，则表示已经洗净．
【实验结果】
2Na₂CO₃?3H₂0₂
【实验反思】偏大．

点评：本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．