Question

“化學(xué)氧自救器”（又稱“自生氧防毒面具”），其使用的生氧劑（主要成分是KO₂）的作用原理為：4KO₂+2CO₂═2K₂CO₃+3O₂　　某研究小組取100g生氧劑，放入裝置A中，加入足量水與生氧劑充分反應(yīng)（化學(xué)方程式為：4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑），測(cè)定反應(yīng)前后裝置A的總質(zhì)量，他們進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)．測(cè)定結(jié)果如下：

測(cè)定序號(hào)	第1次	第2次	第3次	平均值
反應(yīng)前裝置A總質(zhì)量（g）	400.1	400.2	399.7	400.0
反應(yīng)后裝置A總質(zhì)量（g）	368.1	368.1	367.8	368.0

請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算：（假設(shè)雜質(zhì)不與水反應(yīng)產(chǎn)生氣體）
（1）100g生氧劑與足量水反應(yīng)生成的氧氣質(zhì)量；
（2）生氧劑中KO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）若成人每分鐘正常需氧量為0.32g，則能維持成人正常呼吸20分鐘的“化學(xué)氧自救器”，至少要裝入這種生氧劑多少克？

Answer 1

解：（1）100g生氧劑與足量水反應(yīng)生成的氧氣質(zhì)量=400g-368g=32g；
（2）設(shè)生成32g氧氣消耗KO₂的質(zhì)量為x
4KO₂+2H₂O=4KOH+3O₂↑
284 96
x 32g

解之得 x≈94.7g
生氧劑中KO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=94.7%；
（3）20分鐘需要氧氣的質(zhì)量為20×0.32g=6.4g
根據(jù)第二問(wèn)可知94.7gKO₂能生成氧氣32g
所以要生成6.4克氧氣所需KO₂的質(zhì)量==18.94g
則生氧劑的質(zhì)量為18.94g÷94.7%=20g
答：（1）100g生氧劑與足量水反應(yīng)生成的氧氣質(zhì)量為32g；
（2）生氧劑中KO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為94.7%．
（3）需要生氧劑20g
分析：（1）根據(jù)題意可知，生氧劑與水反應(yīng)前后的質(zhì)量差為反應(yīng)放出氧氣的質(zhì)量；每次稱重時(shí)都會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，因此使用三次稱重的平均值計(jì)算氧氣質(zhì)量更科學(xué)更準(zhǔn)確．
（2）可根據(jù)氧氣的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式計(jì)算出KO₂的質(zhì)量，然后計(jì)算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）可根據(jù)20分鐘所需的氧氣的質(zhì)量和100g生氧劑生成的氧氣的質(zhì)量相比較求解．
點(diǎn)評(píng)：根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，關(guān)鍵要明確步驟的規(guī)范性的重要性．