Question

過氧化鎂（MgO₂）易溶于稀酸，溶于酸后產生過氧化氫，在醫學上可作為解酸劑等．過氧化鎂產品中常會混有少量MgO，實驗室可通過多種方案測定樣品中過氧化鎂的含量．
（1）某研究小組擬用如圖裝置測定一定質量的樣品中過氧化鎂的含量．
①實驗前需進行的操作是______．稀鹽酸中加入少量FeCl₃溶液的作用是______．
②用恒壓分液漏斗的優點有：使分液漏斗中的溶液順利滴下；______．
③實驗終了時，待恢復至室溫，先______，再平視刻度線讀數．
（2）實驗室還可通過下列兩種方案測定樣品中過氧化鎂的含量：
方案Ⅰ：取a g樣品，加入足量稀鹽酸，充分反應后再加入 NaOH溶液至Mg²⁺沉淀完全，過濾、洗滌后，將濾渣充分灼燒，最終得到b g固體．
方案Ⅱ：稱取0.1g樣品置于碘量瓶中，加入15mL0.6mol/LKI溶液和足量鹽酸，搖勻后在暗處靜置5min，然后用0.1mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，滴定到終點時共消耗VmL Na₂S₂O₃溶液．（已知：I₂+2Na₂S₂O₃=Na₂S₄O₆+2NaI）
①已知常溫下K_sp[Mg（OH）₂]=1×10^-11．為使方案I中Mg²⁺完全沉淀[即溶液中c（Mg²⁺）≤1×10^-5mol/L]，溶液的pH至少應調至______．方案I中過氧化鎂的質量分數為______ （用含a、b的表達式表示）．
②方案Ⅱ中滴定前需加入少量______作指示劑；樣品中過氧化鎂的質量分數為______ （用含V的表達式表示）．

Answer 1

解：（1）①實驗裝置連接好以后，實驗前需進行的操作是檢查裝置的氣密性；過氧化鎂溶于水生成雙氧水，雙氧水易分解，通過測量雙氧水分解生成的氧氣，可檢測過氧化鎂的含量，而氯化鐵能作催化劑加快雙氧水的分解，加快反應速率，
故答案為：檢查裝置的氣密性；用作催化劑（或催化H₂O₂的分解）；
②由于氣體的體積受溫度和壓強影響大，所以用恒壓分液漏斗的優點還有消除滴入溶液的體積對所測氣體體積的影響，使分液漏斗中的溶液順利滴下，
故答案為：消除滴入溶液的體積對所測氣體體積的影響；
③由于氣體大體積受壓強影響大，所以在讀數之前，應該將右側刻度管緩緩向下移動直到兩側液面相平，然后再平視刻度線讀數，
故答案為：將右側刻度管緩緩向下移動直到兩側液面相平；
（2）①根據氫氧化鎂的溶度積常數可知，當溶液中c（Mg²⁺）=l×10^-5mol/L時，K_sp[Mg（OH）₂]=1×10^-11=c（Mg²⁺）?c²（OH^-），溶液中OH^-濃度等于1×10^-3mol/L，所以溶液的pH=11；
設過氧化鎂的物質的量是xmol，氧化鎂物質的量是ymol，則56x+40y=a，（x+y）×40=b，解得x=，方案I中過氧化鎂的質量分數為：=，
故答案是：11； ；
②方案Ⅱ：過氧化鎂具有氧化性，能把碘化鉀氧化生成單質碘，然后利用硫代硫酸鈉滴定生成的單質碘即可，由于碘遇淀粉顯藍色，加入少量淀粉溶液作指示劑；
根據反應方程式：I₂+2Na₂S₂O₃=Na₂S₄O₆+2NaI，根據電子守恒找出關系式：MgO₂～I₂，所以n（MgO₂）=n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）=0.1mol/L×V×10^-3L=5V×10^-5mol，
過氧化鎂的質量分數是：×100%=2.8V%，故答案為：淀粉溶液；2.8V%．
分析：（1）①實驗前需進行的操作是檢查裝置的氣密性；通過測量雙氧水分解生成的氧氣，可檢測過氧化鎂的含量，而氯化鐵能作催化劑加快雙氧水的分解，加快反應速率；
②氣體的體積受溫度和壓強影響大，所以用恒壓分液漏斗的優點還有消除滴入溶液的體積對所測氣體體積的影響，使分液漏斗中的溶液順利滴下；
③應該將右側刻度管緩緩向下移動直到兩側液面相平，然后再平視刻度線讀數；
（2）①根據氫氧化鎂的溶度積，計算出溶液中氫氧根離子的濃度，求出溶液的PH；質量b是氧化鎂，質量a是過氧化鎂和氧化鎂雜質質量，設出二者物質的量，列式計算出各自物質的量，最后根據過氧化鎂的物質的量，算出其質量分數；
②由于碘遇淀粉顯藍色，加入少量淀粉溶液作指示劑；根據電子守恒找出關系式，計算出過氧化鎂的質量分數．
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計、操作能力；該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規范性和準確性及靈活運用知識解決實際問題的能力．