Question

過氧化鈣（CaO₂）是一種白色結晶體粉末，極微溶于水，不溶于醇類、乙醚等，加熱至350℃左右開始分解放出氧氣，與水緩慢反應生成H₂O₂．易于酸反應生成H₂O₂，過氧化鈣可用于改善水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮，也可用于應急供氧等，是一種重要化工試劑．
（Ⅰ）CaO₂的制備原理：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃?H₂O+6H₂O═CaO₂?8H₂O↓+2NH₄Cl
實驗步驟如圖1，反應裝置如圖2所示，請回答下列問題：
（1）X儀器名稱

 

．
（2）加入氨水的作用是

 

．
（3）沉淀反應時常用冰水浴控制溫度在0℃左右，其可能原因是

 

、

 

（寫出兩種）
（4）過濾后洗滌沉淀的試劑最好用

 

A．熱水B．冷水C．乙醇D．乙醚
（5）CaO₂貯存時應該注意的問題是

 

（寫一條即可）
（Ⅱ）CaO₂純度檢測，將一定量CaO2溶于稀硫酸，用標準KMnO₄溶于滴定生成的H₂O₂（KMnO₄反應后生成Mn²⁺）計算確定CaO₂的含量．
（6）現(xiàn)每次稱取0.4000g樣品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定所得數(shù)據(jù)如表所示，則CaO₂樣品的純度

 

實驗序號	第1次	第2次	第3次	第4次
消耗KMnO4體積/mL	19.98	20.02	20.20	20.00

（7）測得CaO₂樣品純度偏低的原因可能是

 

A．烘烤時間不足     
B．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液
C．滴定前尖嘴處有氣泡．滴定后消失 
D．配置KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶標線．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據(jù)裝置中X的構造可知X為球形冷凝管；
（2）根據(jù)可逆反應CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl中氯化氫對化學平衡的影響角度分析；
（3）從雙氧水的穩(wěn)定性、該反應的反應熱、溫度對過氧化鈣的溶解度的影響等方面分析；
（4）過氧化鈣極微溶于水，反應后產(chǎn)物中雜質(zhì)不溶于乙醇、乙醚，且在冷水中過氧化鈣溶解度小，據(jù)此進行解答；
（5）根據(jù)過氧化鈣的化學性質(zhì)判斷貯存CaO₂時應該注意的問題；
（6）先判斷滴定數(shù)據(jù)的有效性，然后計算出消耗高錳酸鉀溶液的平均體積，再根據(jù)n=cV計算出高錳酸鉀的物質(zhì)的量，然后根據(jù)電子守恒計算出每次消耗的過氧化鈣的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計算出樣品中過氧化鈣的質(zhì)量，最后計算出過氧化鈣的純度；
（7）A．烘烤時間不足，樣品中含有雜質(zhì)水分，導致純度降低；     
B．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液，導致標準液被稀釋，滴定過程中消耗的標準液體積偏大；
C．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導致消耗的標準液體積偏大；
D．配制KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶標線，配制的標準液濃度偏高，滴定過程中消耗的標準液體積偏小，測定結果偏低．

解答： 解：（1）圖2中儀器X為球形冷凝管，起到冷凝作用，故答案為：球形冷凝管；
（2）氯化鈣與雙氧水的反應方程式為：CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl，加入氨水可以與氯化氫發(fā)生中和反應，使該可逆反應向著生成過氧化鈣的方向移動，提高的過氧化鈣的產(chǎn)率，
故答案為：中和反應生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右進行；
（3）由于溫度較高時雙氧水容易分解，會導致過氧化鈣產(chǎn)率下降，且溫度降低時過氧化鈣的溶解度減小，有利于過氧化鈣的析出，所以沉淀反應時常用冰水浴控制溫度在0℃左右，
故答案為：減少雙氧水受熱分解；降低產(chǎn)物溶解度便于析出（或該反應放熱）；
（4）A．熱水：過氧化鈣在熱水中溶解度較大，降低了過氧化鈣的產(chǎn)率，故A錯誤；
B．冷水：過氧化鈣極微溶于水，且雜質(zhì)都易溶于水，可用冷水洗滌過氧化鈣，故B正確；
C．乙醇：過氧化鈣不溶于乙醇，但是雜質(zhì)不溶于乙醇，且提高了成本，故C錯誤；
D．乙醚：過氧化鈣不溶于乙醚，但雜質(zhì)也不溶于乙醚，且乙醚成本較高，故D錯誤；
故答案為：B；
（5）過氧化鈣具有強氧化性、能夠與水反應，所以貯存過氧化鈣時應該密封保存，且不能與易燃物接觸，否則容易發(fā)生爆炸，
故答案為：密封（或防潮、避免與易燃物接觸等）；
（6）根據(jù)表中消耗高錳酸鉀溶液的體積數(shù)據(jù)可知，第三次數(shù)據(jù)與其它三組誤差較大，應該舍棄；則滴定中消耗酸性高錳酸鉀的平均體積為：

19.98+20.02+20.00

3

mL=20.00mL，每次滴定消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：n（KMnO₄）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，
KMnO₄反應后生成Mn²⁺，化合價降低7-2）=5價，CaO₂被氧化成氧氣，化合價從-1升高到0價，至少升高：[0-（-1）]×2=2，根據(jù)化合價升降相等可得反應的關系式：2KMnO₄～5CaO₂，則每次稱取0.4000g樣品中含有的過氧化鈣的物質(zhì)的量為：n（CaO₂）=

5

2

×n（KMnO₄）=0.002mol×

5

2

=0.005mol，
所以該樣品中過氧化鈣的純度為：

72g/mol×0.005mol

0.4000g

×100%=90.00%，
故答案為：90.00%；
（7）A．烘烤時間不足，樣品中含有雜質(zhì)水分，導致樣品中過氧化鈣的純度偏小，故A正確； 
B．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液，標準液被蒸餾水稀釋，滴定時消耗的標準液體積偏大，計算出的過氧化鈣的純度偏大，故B錯誤；
C．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導致消耗的標準液體積偏大，根據(jù)關系式計算出的過氧化鈣的質(zhì)量偏大，過氧化鈣的純度偏高，故C錯誤；
D．配制KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶標線，導致標準液濃度偏高，滴定過程中營養(yǎng)樣品中過氧化鈣的物質(zhì)的量不變，則消耗的標準液體積偏小，測定的過氧化鈣的純度偏小，故D正確；
故答案為：AD．

點評：本題考查形式為物質(zhì)制備流程圖題目，涉及中和滴定中的誤差分析、物質(zhì)的檢驗及化學計算等問題，題目難度較大，做題時注意分析題中關鍵信息、明確實驗基本操作方法，本題較為綜合，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．