Question

8．實(shí)驗(yàn)室以工業(yè)碳酸鈣（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)）為原料制取CaCl₂•2H₂O和CaO₂的主要流程如下：

（1）加入試劑X，調(diào)節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，濾渣的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃．試劑X可以選擇下列的AB（填編號(hào)）．
A．CaOB．CaCO₃C．NH₃•H₂OD．Ba（OH）₂
（2）操作II中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮時(shí)，除三角架、酒精燈外，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒．
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反應(yīng)中，溫度不宜太高的原因是防止溫度過高H₂O₂發(fā)生分解．
（4）用下列裝置測(cè)定工業(yè)碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

①按A-B-C-D順序連接，然后從A裝置通入空氣，目的是讓生成的二氧化碳全部放出，進(jìn)入C裝置，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性．
②裝置D的作用為防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)．
③實(shí)驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)確稱取10.00g工業(yè)碳酸鈣3份，進(jìn)行3次測(cè)定，測(cè)得BaCO₃沉淀的平均質(zhì)量為17.73g，則樣品中CaCO₃的質(zhì)量百分含量為90.00%．若無D裝置，測(cè)量結(jié)果則偏大．（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）
④上述實(shí)驗(yàn)裝置中，是否存在不合理之處？是（填“是”或“否”）；若有不合理之處，需改進(jìn)的是B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去，根據(jù)保證不引入雜質(zhì)離子來選擇合適的調(diào)節(jié)pH值的試劑；
（2）根據(jù)蒸發(fā)操作所需儀器來回答；
（3）根據(jù)雙氧水受熱易分解來回答；
（4）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的放出是關(guān)鍵；
②碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理結(jié)合化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算即可；若無D裝置，空氣中的二氧化碳有可能被氫氧化鈉吸收，導(dǎo)致BaCO₃沉淀的質(zhì)量偏大，據(jù)此分析；
④根據(jù)裝置圖可知，在B、C裝置中分液漏斗中的液體難以順利流下，據(jù)此答題．

解答 解：（1）調(diào)節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去濾渣的主要成分是氫氧化鋁和氫氧化鐵，為了保證不引入雜質(zhì)離子，所以中和鹽酸的酸性調(diào)節(jié)pH值可以用氧化鈣或是碳酸鈣，而NH₃•H₂O 和Ba（OH）₂會(huì)引入雜質(zhì)；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；AB；
（2）根據(jù)蒸發(fā)操作所需儀器有玻璃棒、蒸發(fā)皿、酒精燈、三腳架，
故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（3）溫度過高會(huì)導(dǎo)致雙氧水分解，引起實(shí)驗(yàn)誤差，所以由CaCl₂制取CaO₂的反應(yīng)中，溫度不宜太高；
故答案為：防止溫度過高H₂O₂發(fā)生分解；
（4）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的放出是關(guān)鍵，所以從A裝置通入空氣，目的是保證碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部進(jìn)入下一個(gè)裝置，
故答案為：讓生成的二氧化碳全部放出，進(jìn)入C裝置，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；
②碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾，裝置D的作用為防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)，
故答案為：防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)；
③根據(jù)碳酸鈣中碳元素守恒，碳酸鈣中的碳元素先成為二氧化碳，然后是二氧化碳在和氫氧化鋇反應(yīng)得到碳酸鋇沉淀，碳酸鋇中的碳元素全部來自碳酸鈣中，所以17.73gBaCO₃沉淀的物質(zhì)的量為$\frac{17.73g}{197g/mol}$=0.09mol，所以碳酸鈣的物質(zhì)的量是0.09mol，質(zhì)量是9g，百分含量是$\frac{9g}{10.00g}$×100%=90.00%，若無D裝置，空氣中的二氧化碳有可能被氫氧化鈉吸收，導(dǎo)致BaCO₃沉淀的質(zhì)量偏大，所以計(jì)算出的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，
故答案為：90.00%；偏大；
④根據(jù)裝置圖可知，在B、C裝置中分液漏斗中的液體難以順利流下，所以B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置，
故答案為：是；B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置．

點(diǎn)評(píng) 本題目是一道探究物質(zhì)的含量的綜合考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．