Question

17．過氧化鈣可以用于改善地表水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮，也可用于應(yīng)急供氧等．實驗室可用工業(yè)碳酸鈣（含MgCO₃、FeCO₃等雜質(zhì)）制取純凈的碳酸鈣，然后再用純的碳酸鈣制取過氧化鈣，其主要流程如下：

已知：CaO₂•8H₂O呈白色微溶于水．
（1）寫出反應(yīng)①中氧化還原反應(yīng)的離子方程式：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O．
（2）向反應(yīng)①后的溶液中加濃氨水的目的是：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全．
（3）反應(yīng)②常用冰水控制溫度在0℃左右，其可能原因是（寫出兩種）：
①防止H₂O₂分解，提高其利用率；②降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率．
（4）測定產(chǎn)品中CaO₂的含量的實驗步驟是
第一步：準(zhǔn)確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體，再滴入少量2mol/L的H₂SO₄溶液，充分反應(yīng)．
第二步：向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液．
第三步：逐滴滴入濃度為c mol•L^-1的Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液至反應(yīng)終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL．已知：I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$．
①滴定終點的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)溶液時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色，產(chǎn)品中CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.36cV}{a}$
②某同學(xué)第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏高（填“不受影響”“偏低”或“偏高”），原因是在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高．

Answer 1

分析 碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應(yīng)生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應(yīng)得到CaO₂，溶液冷卻結(jié)晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨，
（1）反應(yīng)①中只有FeCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮、二氧化碳和水；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀；
（3）H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率；
（4）①根據(jù)滴定結(jié)束前溶液為藍(lán)色，滴定結(jié)束是溶液由藍(lán)色變成無色分析；根據(jù)電子守恒及化學(xué)反應(yīng)方程式找出過氧化鈣與硫代硫酸鈉反應(yīng)的關(guān)系式，再根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出樣品中過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②根據(jù)空氣中的氧氣能夠氧化碘離子，使碘單質(zhì)的量增加，消耗的硫代硫酸鈉增加分析．

解答 解：碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應(yīng)生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應(yīng)得到CaO₂，溶液冷卻結(jié)晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨，
（1）反應(yīng)①中只有FeCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O，
故答案為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，F(xiàn)e³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全；
（3）H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率，
故答案為：防止H₂O₂分解，提高其利用率；降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率；
（4）①在滴定結(jié)束之前，溶液的淀粉與碘單質(zhì)顯示藍(lán)色，當(dāng)?shù)鈫钨|(zhì)反應(yīng)完全后，溶液變成無色，所以達(dá)到終點現(xiàn)象為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)溶液時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色，
過氧化鈣氧化碘化鉀生成的碘單質(zhì)，用硫代硫酸鈉滴定時，消耗的硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量為：cmol•L^-1×V×10^-3L=cV×10^-3mol，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒及題中反應(yīng)方程式可得關(guān)系式：CaO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，過氧化鈣的物質(zhì)的量為：n（CaO₂）=$\frac{1}{2}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×cV×10^-3mol，樣品中CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{\frac{1}{2}×cV×10{\;}^{-3}mol×72g/mol}{ag}$×100%=$\frac{0.36cV}{a}$，
故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)溶液時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色；$\frac{0.36cV}{a}$；
②某同學(xué)第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能偏高，因為在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；
故答案為：偏高；在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高．

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(xué)計算等問題，題目難度較大，做題時注意分析題中關(guān)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(xué)生的分析、化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．