Question

11．過(guò)氧化鈣（CaO₂）是一種白色結(jié)晶性粉末，極微溶于水，不溶于醇類、乙醚等．加熱至350°C左右開(kāi)始分解放出氧氣，與水緩慢反應(yīng)中生成H₂O₂，易與酸反應(yīng)生成H₂O₂．過(guò)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(yīng)急供養(yǎng)等，是一種重要化工原料．
Ⅰ．CaO₂的制備．
原理：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃•H₂O+6H₂O=CaO₂•8H₂O↓+2NH₄Cl
實(shí)驗(yàn)步驟：

反應(yīng)裝置如圖所示：
請(qǐng)回答下面的問(wèn)題：
（1）a儀器的名稱球型冷凝管
（2）加入氨水的作用中和反應(yīng)生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右進(jìn)行
（3）沉淀反應(yīng)時(shí)用冰水浴控制溫度在0°C左右，其可能的原因是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(yīng)放熱）（寫(xiě)出兩種）
（4）過(guò)濾后洗滌沉淀的試劑最好用B  A．熱水  B．冷水   C．乙醇  D．乙醚
Ⅱ．CaO₂純度的測(cè)定：將一定量的CaO₂溶于稀硫酸，用標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄溶液滴定生成的H₂O₂（KMnO₄反應(yīng)后生成Mn²⁺），計(jì)算確定CaO₂的含量．
（5）現(xiàn)每次稱取0.4000g樣品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，所得的數(shù)據(jù)如下表所示，則樣品的純度90.00

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	①	②	③	④
消耗 KMnO4體積/mL	19.98	20.02	20.20	20.00

（6）測(cè)得CaO₂樣品的純度偏低，其原因可能是AB
A．烘烤時(shí)間不足
B．配制KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液定容時(shí)俯視容量瓶刻度線
C．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤(rùn)洗即裝標(biāo)準(zhǔn)液
D．滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定后消失．

Answer 1

分析 CaO₂是一種重要化工原料，是一種白色結(jié)晶性粉末，極微溶于水，不溶于醇類、乙醚等，加熱至350°C左右開(kāi)始分解放出氧氣，與水緩慢反應(yīng)中生成H₂O₂，易與酸反應(yīng)生成H₂O₂，本題是工業(yè)制備CaO₂的流程探究與評(píng)價(jià)，涉及實(shí)驗(yàn)操作中冷凝管的識(shí)別，加氨水中和酸，促進(jìn)平衡的移動(dòng)，降溫防過(guò)氧化氫的分解等，還考查了利用滴定原理分析樣品的純度及誤差分析，據(jù)此可作答；
（Ⅰ）（1）根據(jù)裝置中a的構(gòu)造可知a為球型冷凝管；
（2）根據(jù)可逆反應(yīng)CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl中氯化氫對(duì)化學(xué)平衡的影響角度分析；
（3）從雙氧水的穩(wěn)定性、該反應(yīng)的反應(yīng)熱、溫度對(duì)過(guò)氧化鈣的溶解度的影響等方面分析；
（4）過(guò)氧化鈣極微溶于水，反應(yīng)后產(chǎn)物中雜質(zhì)不溶于乙醇、乙醚，且在冷水中過(guò)氧化鈣溶解度小，據(jù)此進(jìn)行解答；
（Ⅱ）（5）先判斷滴定數(shù)據(jù)的有效性，然后計(jì)算出消耗高錳酸鉀溶液的平均體積，再根據(jù)n=cV計(jì)算出高錳酸鉀的物質(zhì)的量，然后根據(jù)電子守恒計(jì)算出每次消耗的過(guò)氧化鈣的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算出樣品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量，最后計(jì)算出過(guò)氧化鈣的純度；
（6）A．烘烤時(shí)間不足，樣品中含有雜質(zhì)水分，導(dǎo)致純度降低；     
B．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤(rùn)洗即裝標(biāo)準(zhǔn)液，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，滴定過(guò)程中消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大；
C．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導(dǎo)致消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大；
D．配制KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液定容時(shí)俯視容量瓶標(biāo)線，配制的標(biāo)準(zhǔn)液濃度偏高，滴定過(guò)程中消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，測(cè)定結(jié)果偏低

解答 解：（Ⅰ）（1）圖2中儀器a為球型冷凝管，起到冷凝作用，故答案為：球型冷凝管；
（2）氯化鈣與雙氧水的反應(yīng)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(yīng)，使該可逆反應(yīng)向著生成過(guò)氧化鈣的方向移動(dòng)，提高的過(guò)氧化鈣的產(chǎn)率，故答案為：中和反應(yīng)生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右進(jìn)行；
（3）由于溫度較高時(shí)雙氧水容易分解，會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化鈣產(chǎn)率下降，且溫度降低時(shí)過(guò)氧化鈣的溶解度減小，有利于過(guò)氧化鈣的析出，所以沉淀反應(yīng)時(shí)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(yīng)放熱）；
（4）A．熱水：過(guò)氧化鈣在熱水中溶解度較大，降低了過(guò)氧化鈣的產(chǎn)率，故A錯(cuò)誤；
B．冷水：過(guò)氧化鈣極微溶于水，且雜質(zhì)都易溶于水，可用冷水洗滌過(guò)氧化鈣，故B正確；
C．乙醇：過(guò)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(cuò)誤；
D．乙醚：過(guò)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(cuò)誤；
故答案為：B；
（Ⅱ）、（5）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(yīng)該舍棄；則滴定中消耗酸性高錳酸鉀的平均體積為$\frac{19.98+20.02+20.00}{3}$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(yīng)后生成Mn²⁺，化合價(jià)降低7-2）=5價(jià)，CaO₂被氧化成氧氣，化合價(jià)從-1升高到0價(jià)，至少升高：[0-（-1）]×2=2，根據(jù)化合價(jià)升降相等可得反應(yīng)的關(guān)系式：2KMnO₄～5CaO₂，則每次稱取0.4000g樣品中含有的過(guò)氧化鈣的物質(zhì)的量為：n（CaO₂）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，
所以該樣品中過(guò)氧化鈣的純度為$\frac{0.005mol×72g/mol}{0.400g}$×100%=90.00%，
故答案為：90.00%；
（6）A．烘烤時(shí)間不足，樣品中含有雜質(zhì)水分，導(dǎo)致樣品中過(guò)氧化鈣的純度偏小，故A正確； 
B．配制KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液定容時(shí)俯視容量瓶標(biāo)線，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液濃度偏高，滴定過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)樣品中過(guò)氧化鈣的物質(zhì)的量不變，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，測(cè)定的過(guò)氧化鈣的純度偏小，故B正確；
C．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤(rùn)洗即裝標(biāo)準(zhǔn)液，不影響標(biāo)準(zhǔn)液的濃度，測(cè)定結(jié)果無(wú)影響，故C錯(cuò)誤；
D．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導(dǎo)致消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算出的過(guò)氧化鈣的質(zhì)量偏大，過(guò)氧化鈣的純度偏高，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng) 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(yàn)及化學(xué)計(jì)算等問(wèn)題，題目難度較大，做題時(shí)注意分析題中關(guān)鍵信息、明確實(shí)驗(yàn)基本操作方法，本題較為綜合，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．