【題目】過氧化鎂(MgO2)是一種鎂精細化工產(chǎn)品。在醫(yī)療上可用來治療消化不良、胃酸過多等疾病。在環(huán)境保護方面,過氧化鎂可用來處理地下水污染的土壤。還可以用于牙膏,對牙齒有漂白和防過敏的作用。某化學興趣小組對過氧化鎂的性質(zhì)和制備等進行了以下研究。

一.過氧化鎂的性質(zhì)

1)過氧化鎂(其中氧元素的化合價為____)是一種白色的粉末,其外觀與物理性質(zhì)與氧化鎂相似;瘜W性質(zhì)不夠穩(wěn)定,不溶于水,但逐漸的被分解放出氧氣。

過氧化鎂有強氧化性,常溫下比較穩(wěn)定,但是加熱時會分解生成氧氣和氧化鎂。請下出該反應的化學方程式________。

2)過氧化鎂易溶于稀鹽酸,發(fā)生反應:MgO2+2HCl=MgCl2+H2O2同時溫度升高,說明該反應熱量__________(填放出吸收)。

二.過氧化鎂的制備

下圖是利用堿式碳酸鎂(Mg2(OH)2CO3)和30%的過氧化氫溶液來制取過氧化鎂。

(資料)①堿式碳酸鎂與碳酸鎂有相似的化學性質(zhì),能與稀鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳②氧化鎂與過氧化氫反應放出大量的熱

3)檢測煅燒過程堿式碳酸鎂完全分解的方法是_________(寫出具體的操作和現(xiàn)象);上述生產(chǎn)過程加入穩(wěn)定的劑的作用是________。

4)用上述堿式碳酸鎂在550、600、650700℃下煅燒一定的時間生成氧化鎂。用上述條件制備的氧化鎂分別與30%雙氧水反應合成過氧化鎂產(chǎn)率(見圖1和圖2)。

堿式碳酸鎂煅燒的溫度適宜控制在________℃,煅燒的時間適宜控制在______h。

5)結(jié)果在適宜的溫度和時間下,堿式碳酸鎂能完全分解,并且得到的氧化鎂顆粒表面積最大,能與30%過氧化氫充分反應,所以產(chǎn)率高。推測700℃時,產(chǎn)率明顯降低的可能的原因____。

三.過氧化鎂產(chǎn)品純度檢測

在生產(chǎn)過程中,過氧化鎂中常常含有少量的氧化鎂雜質(zhì)(其他雜質(zhì)不考慮),以下是該小組進行純度檢測的實驗裝置和實驗步驟。

①檢查裝置氣密性,裝入藥品(樣品質(zhì)量為0.7g),調(diào)節(jié)刻度管使左右兩邊液面相平,刻度管度數(shù)為10.0mL。

②打開分液漏斗開關,待瓶中無氣泡產(chǎn)生時,關閉開關。

③再次調(diào)節(jié)刻度管使左右兩邊液面相平,刻度管度數(shù)為122mL

6)稀鹽酸中放入的少量硫酸銅溶液目的是__________。

7)根據(jù)上面實驗數(shù)據(jù)計算樣品中過氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)__________(寫出具體的計算過程,實驗條件下O2密度為1.429g/L)。

8)該小組同學所測得質(zhì)量分數(shù)比實際結(jié)果偏大,你覺得可能的原因是_______

A 生成的氧氣有少量溶于水 B 未等裝置冷卻到室溫就開始讀數(shù)

C 雜質(zhì)與鹽酸反應能產(chǎn)生少量的氣體 D 滴入的稀鹽酸占了一部分氣體的體積

【答案】1 2MgO22MgO+O2 放熱 取少量煅燒后的固體,滴入稀鹽酸,無氣泡產(chǎn)生 防止過氧化氫受熱分解或防止過氧化鎂受熱分解 650 2 700℃時,生成的氧化鎂顆粒的表面積減小,與過氧化氫反應不充分 作過氧化氫分解的催化劑 80% BD

【解析】

1)過氧化鎂中鎂顯+2價,設有元素的化合價為x,則+2+2x=0,的x=-1,故過氧化鎂中氧元素的化合價為-1;過氧化鎂有強氧化性,常溫下比較穩(wěn)定,但是加熱時會分解生成氧氣和氧化鎂,該反應的化學方程式為: ;

(2)過氧化鎂易溶于稀鹽酸,發(fā)生反應:MgO2+2HCl=MgCl2+H2O2同時溫度升高,說明該反應放出熱量;

(3)檢測煅燒過程堿式碳酸鎂完全分解的方法是:取少量煅燒后的固體,滴入稀鹽酸,無氣泡產(chǎn)生;上述生產(chǎn)過程加入穩(wěn)定的劑的作用是:防止過氧化氫受熱分解或防止過氧化鎂受熱分解。

(4)根據(jù)圖1和圖2,堿式碳酸鎂煅燒的溫度適宜控制在650℃,煅燒的時間適宜控制在2h。

(5)在適宜的溫度和時間下,堿式碳酸鎂能完全分解,并且得到的氧化鎂顆粒表面積最大,能與30%過氧化氫充分反應,所以產(chǎn)率高。推測700℃時,產(chǎn)率明顯降低的可能的原因是:700℃時,生成的氧化鎂顆粒的表面積減小,與過氧化氫反應不充分。

(6)稀鹽酸中放入的少量硫酸銅溶液目的是:作過氧化氫分解的催化劑;

7)設過氧化鎂的質(zhì)量為x,反應后刻度管數(shù)為122mL,故生成氧氣的體積為122mL-10mL=112mL,MgO2+2HCl=MgCl2+H2O22H2O22H2O+O2得:

X=0.56g

所以樣品中過氧化鎂 的質(zhì)量分數(shù)為 ;

(8)該小組同學所測得質(zhì)量分數(shù)比實際結(jié)果偏大,你覺得可能的原因是:

A、生成的氧氣有少量溶于水,會使氧氣體積偏小 ,導致測量結(jié)果偏;

B、未等裝置冷卻到室溫就開始讀數(shù),氣體受熱膨脹,會使氧氣體積偏大,過氧化鎂質(zhì)量增大 ,故樣品中過氧化鎂質(zhì)量分數(shù)偏大 ;

C、雜質(zhì)與鹽酸能反應,會使測量結(jié)果偏小;

D、滴入的稀鹽酸占了一部分氣體的體積,會使氧氣體積偏大 ,導致測量結(jié)果偏大。故選BD。

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