Question

【題目】過氧化鈣(CaO2)為白色或淡黃色結(jié)晶粉末，是一種用途廣泛的優(yōu)良供氧劑，可用于魚類養(yǎng)殖、農(nóng)作物載培、污水處理等多方面。工業(yè)上可用大理石作原料制備過氧化鈣，某校課外活動小組同學(xué)模擬工業(yè)過程制備過氧化鈣樣品并測量其純度。

[查閱資料]①過氧化鈣固體難溶于水，加熱至315℃時開始分解，完全分解的溫度為400～425℃。

②常溫下過氧化鈣干燥且很穩(wěn)定。過氧化鈣能溶于稀酸生成過氧化氫，過氧化鈣在濕空氣或水中會逐漸緩慢地分解，長時間放出氧氣。

[實驗一]提純碳酸鈣

已知：“轉(zhuǎn)化”步驟中的反應(yīng)方程式為：CaCl2 + NH3 + CO2 + H2O ＝ CaCO3↓ + 2NH4Cl

(1)酸溶過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________。

(2)過程中的生成物可直接應(yīng)用于流程的是_______________。

[實驗二]過氧化鈣的制備：

已知：①CaCl2 + H2O2 + 2NH3·H2O + 6H2O＝CaO2·8H2O + 2NH4Cl；

②CaO2·8H2O不溶于水，在0℃時穩(wěn)定，加熱至130℃時逐漸變?yōu)闊o水CaO2。

(3)為控制沉淀的溫度為0℃左右，在實驗室宜采取的方法為_____________________。

(4)操作A在實驗室常用的步驟有_____________、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，此操作中洗滌晶體時不可選用的洗滌劑為____________(用序號填空)。

a．冰水 b．40℃熱水 c．飽和NH4Cl溶液

(5)最后烘干得到過氧化鈣時，適宜的溫度范圍為_____________。

(6)已知產(chǎn)品的產(chǎn)率=，則此制備流程中CaO2的產(chǎn)率為__________。(寫出計算過程，結(jié)果保留一位小數(shù)，2分)。

(7)實驗室現(xiàn)有溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%、密度是1.18g·mL-1的濃鹽酸，則配制12%的稀鹽酸100g，需要水____________mL(水的密度是1g·mL-1，計算結(jié)果保留一位小數(shù))。

[實驗三]過氧化鈣含量的測定

該活動小組設(shè)計下列裝置，通過測定生成O2的體積，計算樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

已知：a.CaO2 + 2HCl = CaCl2 + H2O2 b.雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)生成氣體

(8)實驗中MnO2的作用是____________________。

(9)相同條件下，_______________能使測定結(jié)果更準(zhǔn)確(填“裝置A”或“裝置B”)， 檢查該裝置氣密性的操作是____________________________________。另一套裝置測定結(jié)果不準(zhǔn)確的主要原因是________________________________。

[觀察生活]

(10)為防止過氧化鈣在空氣中變質(zhì)，應(yīng)____________保存。

Answer 1

【答案】 CO2 將反應(yīng)容器置于冰水中(或冰水浴) 加熱濃縮(或蒸發(fā)濃縮) b 130℃～315℃ 97.2% 67.6 催化作用 裝置A 向水準(zhǔn)管中加水，一段時間后與量氣管有穩(wěn)定的高度差，則說明氣密性良好。 加入的稀鹽酸也占了一定的體積，使結(jié)果偏大 密封

【解析】(1) (2)根據(jù)題中信息分析解答；(3) 要控制在0℃左右，可以在冰水混合物中控制；(4)根據(jù)由溶液得到晶體的方法分析解答；根據(jù)盡可能多的增加產(chǎn)品質(zhì)量分析解答；(5)根據(jù)題中信息分析解答；(6) (7)根據(jù)計算解答；(8)根據(jù)二氧化錳不與稀鹽酸反應(yīng)，但能改變過氧化氫的分解速率解答；(9)根據(jù)裝置特點分析解答；(10)根據(jù)為防止過氧化鈣在空氣中變質(zhì)，應(yīng)隔絕空氣解答。(1)由題中信息可知，酸溶過程是稀鹽酸與石灰石（主要成分碳酸鈣）反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；(2) 由題中信息可知，CO2和NH3用于轉(zhuǎn)化步驟。而CO2是酸溶步驟的產(chǎn)物，故過程中的生成物可直接應(yīng)用于流程的是CO2；(3) 為控制沉淀的溫度為0℃左右，在實驗室宜采取的方法為將反應(yīng)容器置于冰水中(或冰水浴)；(4) 操作A在實驗室常用的步驟有加熱濃縮(或蒸發(fā)濃縮)、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；要盡可能多的增加產(chǎn)品質(zhì)量，不能用熱水洗滌，故選b；(5) CaO2·8H2O加熱至130℃時逐漸變?yōu)闊o水CaO2，加熱至315℃時開始分解。故最后烘干得到過氧化鈣時，適宜的溫度范圍為130℃～315℃；

(6) 設(shè)生成氯化鈣的質(zhì)量為A。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100 111

20g A

A=22.2g

設(shè)生成CaO2·8H2O的質(zhì)量為B。

CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O＝CaO2·8H2O + 2NH4Cl

111 216

22.2g B

B=43.2g

43.2g CaO2·8H2O中CaO2的質(zhì)量為43.2g××100％=14.4g。此制備流程中CaO2的產(chǎn)率為×100％=97.2％；(7) 設(shè)需要濃鹽酸的質(zhì)量為x。37%x=100g×12%，x=32.4g；需要水的質(zhì)量=100g-32.4g =67.6g，水的體積=67.6g÷1g·mL-1=67.6g·mL-1；(8) 實驗中MnO2的作用是改變過氧化氫的分解速率，起催化作用；(9) 相同條件下，裝置A能夠保證體系壓強(qiáng)不受加入鹽酸體積的影響，所以加入鹽酸時不會影響生成的氧氣的體積測定，而裝置B鹽酸的加入會導(dǎo)致量氣筒液面明顯下降，會影響結(jié)果，故裝置A能使測定結(jié)果更準(zhǔn)確；檢查A裝置氣密性的操作方法是向水準(zhǔn)管中加水，一段時間后與量氣管有穩(wěn)定的高度差，則說明氣密性良好；(10)為防止過氧化鈣在空氣中變質(zhì)，應(yīng)密封保存。