Question

9．甲酸鈣廣泛用于食品、化工、石油等工業(yè)生產(chǎn)上，在300-400℃時分解．實驗室制取的方法之一是利用反應：Ca（0H）₂+2HCH0+2H₂O₂═Ca（HCOO）₂+4H₂O．實驗室制取時，將工業(yè)用氫氧化鈣和甲醛（HCHO）依次加入質(zhì)量分數(shù)為30%-70%的過氧化氫溶液中（投料物質(zhì)的量之比為1：2：1.2），最終可得到質(zhì)量分數(shù)為98%上且重金屬含量極低的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品．
（1）反應溫度最好控制在30-70℃，溫度不宜過高，其主要原因是防止H₂O₂分解和甲醛揮發(fā)．
（2）制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉以抑制甲醛發(fā)生副反應，同時還要加入少量的Na₂S溶液，加入硫化鈉的目的是除去重金屬離子（使重金屬離子形成硫化物沉淀除去）．
（3）結(jié)束后需調(diào)節(jié)溶液的pH為7-8，其目的是防止甲酸鈣水解（或除去甲酸），最后經(jīng)結(jié)晶分離，干燥得產(chǎn)品．
（4）飼料行業(yè)中，甲酸鈣常與草酸鈣混合使用，現(xiàn)取0.388g Ca（HCOO）₂與CaC₂O₄的混合物，先加入稀H₂SO₄溶解，再用0.1000mol•L^-1的KMnO₄標準溶液滴定，終點時消耗KMnO₄溶液20.00mL．
已知滴定時發(fā)生反應的離子方程式如下（未配平）：
Ⅰ．MnO₄^-+HCOOH+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O
Ⅱ．MnO₄^-+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O
①滴定操作過程中需要用到的儀器有B、D（填字母）；

②達到滴定終點的現(xiàn)象是無色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色；
③原混合物中Ca（HCOO）₂與CaC₂O₄的物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 （1）溫度較高時，雙氧水易分解，甲醛易揮發(fā)；
（2）重金屬離子與硫離子反應生成難溶的硫化物；
（3）甲酸鈣水解顯堿性，溶液為弱堿性能抑制其水解；
（4）①根據(jù)滴定操作方法選擇使用的儀器；
②根據(jù)滴定結(jié)束前溶液為為無色，滴定結(jié)束時高錳酸鉀溶液溶液過量進行解答；
③HCOOH反應中C由+2價升高為二氧化碳中+4價，MnO₄ ^-中Mn由+7價降為Mn²⁺中的+2價，依據(jù)氧化還原反應得失電子守恒結(jié)合原子個數(shù)守恒分別書寫方程式，根據(jù)兩化學方程式進行計算．

解答 解：（1）過氧化氫受熱易分解：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，溫度較高時，雙氧水易分解，甲醛沸點只有-19.5℃，易揮發(fā)，則反應溫度最好控制在30-70℃之間，溫度不易過高，能防止H₂O₂分解和甲醛揮發(fā)；
故答案為：防止H₂O₂分解和甲醛揮發(fā)；
（2）制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉抑制甲醛發(fā)生副反應外，還要加入少量的Na₂S溶液，硫化鈉與重金屬離子結(jié)合生成硫化物，硫化物難溶于水，可以除去重金屬離子；
故答案為：除去重金屬離子（使重金屬離子形成硫化物沉淀除去）；
（3）甲酸根離子為弱酸根離子，則甲酸鈣水解顯弱堿性，調(diào)節(jié)溶液pH 7～8，溶液為弱堿性能抑制甲酸鈣水解，結(jié)束后需調(diào)節(jié)溶液的pH 7～8，顯弱堿性，能除去甲酸，
故答案為：防止甲酸鈣水解（或除去甲酸）；
（4）①滴定操作中需要使用滴定管和錐形瓶，即B、D正確，
故答案為：B、D；
②滴定結(jié)束之前溶液為無色，滴定結(jié)束時高錳酸鉀溶液過量，溶液變?yōu)樽仙�，所以滴定終點顏色變化為：無色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色，
故答案為：無色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色；
③HCOOH反應中C由+2價升高為二氧化碳中+4價，MnO₄ ^-中Mn由+7價降為Mn²⁺中的+2價，要使氧化劑與還原劑得失電子相等則H₂C₂O₄系數(shù)為5，MnO₄ ^-系數(shù)為2，結(jié)合原子個數(shù)守恒，反應方程式：2MnO₄^-+5HCOOH+6H⁺=2Mn²⁺+5CO₂↑+8H₂O；H₂C₂O₄反應中C由+3價升高為二氧化碳中+4價，MnO₄ ^-中Mn由+7價降為Mn²⁺中的+2價，要使氧化劑與還原劑得失電子相等則H₂C₂O₄系數(shù)為5，MnO₄ ^-系數(shù)為2，結(jié)合原子個數(shù)守恒，反應方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；則$\frac{5}{2}$Ca（HCOO）₂～5CaC₂O₄～2KMnO₄，設(shè)原混合物中Ca（HCOO）₂與CaC₂O₄的物質(zhì)的量分別為x、y，則130x+128y=0.388，$\frac{4}{5}$x+$\frac{2}{5}$y=0.1×20×10^-3，解得：x=0.002mol，y=0.001mol，原混合物中Ca（HCOO）₂與CaC₂O₄的物質(zhì)的量之比為0.002mol：0.001mol=2：1，
故答案為：2：1．

點評 本題考查甲酸鈣制備，涉及實驗操作原理、步驟、含量測定等有關(guān)問題，掌握物質(zhì)的制備、除雜質(zhì)、實驗方案設(shè)計原理、滴定原理等是解答關(guān)鍵，題目難度中等，綜合培養(yǎng)了學生的實驗探究能力．