Question

【題目】過氧化鈣(CaO2)為白色或淡黃色結晶粉末，是一種用途廣泛的優良供氧劑，可用于魚類養殖、農作物載培、污水處理等多方面。工業上可用大理石作原料制備過氧化鈣，某校課外活動小組同學模擬工業過程制備過氧化鈣樣品并測量其純度。

[查閱資料]①過氧化鈣固體難溶于水，加熱至315℃時開始分解，完全分解的溫度為400～425℃。

②常溫下過氧化鈣干燥且很穩定。過氧化鈣能溶于稀酸生成過氧化氫，過氧化鈣在濕空氣或水中會逐漸緩慢地分解，長時間放出氧氣。

[實驗一]提純碳酸鈣

已知：“轉化”步驟中的反應方程式為：CaCl2 + NH3 + CO2 + H2O ＝ CaCO3↓ + 2NH4Cl

(1)酸溶過程中發生反應的化學方程式是___________________________________。

(2)過程中的生成物可直接應用于流程的是_______________。

[實驗二]過氧化鈣的制備：

已知：①CaCl2 + H2O2 + 2NH3·H2O + 6H2O＝CaO2·8H2O + 2NH4Cl；

②CaO2·8H2O不溶于水，在0℃時穩定，加熱至130℃時逐漸變為無水CaO2。

(3)為控制沉淀的溫度為0℃左右，在實驗室宜采取的方法為_____________________。

(4)操作A在實驗室常用的步驟有_____________、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥，此操作中洗滌晶體時不可選用的洗滌劑為____________(用序號填空)。

a．冰水 b．40℃熱水 c．飽和NH4Cl溶液

(5)最后烘干得到過氧化鈣時，適宜的溫度范圍為_____________。

(6)已知產品的產率=，則此制備流程中CaO2的產率為__________。(寫出計算過程，結果保留一位小數，2分)。

(7)實驗室現有溶質質量分數為37%、密度是1.18g·mL-1的濃鹽酸，則配制12%的稀鹽酸100g，需要水____________mL(水的密度是1g·mL-1，計算結果保留一位小數)。

[實驗三]過氧化鈣含量的測定

該活動小組設計下列裝置，通過測定生成O2的體積，計算樣品中CaO2的質量分數。

已知：a.CaO2 + 2HCl = CaCl2 + H2O2 b.雜質不與鹽酸反應生成氣體

(8)實驗中MnO2的作用是____________________。

(9)相同條件下，_______________能使測定結果更準確(填“裝置A”或“裝置B”)， 檢查該裝置氣密性的操作是____________________________________。另一套裝置測定結果不準確的主要原因是________________________________。

[觀察生活]

(10)為防止過氧化鈣在空氣中變質，應____________保存。

Answer 1

【答案】 CO2 將反應容器置于冰水中(或冰水浴) 加熱濃縮(或蒸發濃縮) b 130℃～315℃ 97.2% 67.6 催化作用 裝置A 向水準管中加水，一段時間后與量氣管有穩定的高度差，則說明氣密性良好。 加入的稀鹽酸也占了一定的體積，使結果偏大 密封

【解析】(1) (2)根據題中信息分析解答；(3) 要控制在0℃左右，可以在冰水混合物中控制；(4)根據由溶液得到晶體的方法分析解答；根據盡可能多的增加產品質量分析解答；(5)根據題中信息分析解答；(6) (7)根據計算解答；(8)根據二氧化錳不與稀鹽酸反應，但能改變過氧化氫的分解速率解答；(9)根據裝置特點分析解答；(10)根據為防止過氧化鈣在空氣中變質，應隔絕空氣解答。(1)由題中信息可知，酸溶過程是稀鹽酸與石灰石（主要成分碳酸鈣）反應，反應的化學方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；(2) 由題中信息可知，CO2和NH3用于轉化步驟。而CO2是酸溶步驟的產物，故過程中的生成物可直接應用于流程的是CO2；(3) 為控制沉淀的溫度為0℃左右，在實驗室宜采取的方法為將反應容器置于冰水中(或冰水浴)；(4) 操作A在實驗室常用的步驟有加熱濃縮(或蒸發濃縮)、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥；要盡可能多的增加產品質量，不能用熱水洗滌，故選b；(5) CaO2·8H2O加熱至130℃時逐漸變為無水CaO2，加熱至315℃時開始分解。故最后烘干得到過氧化鈣時，適宜的溫度范圍為130℃～315℃；

(6) 設生成氯化鈣的質量為A。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100 111

20g A

A=22.2g

設生成CaO2·8H2O的質量為B。

CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O＝CaO2·8H2O + 2NH4Cl

111 216

22.2g B

B=43.2g

43.2g CaO2·8H2O中CaO2的質量為43.2g××100％=14.4g。此制備流程中CaO2的產率為×100％=97.2％；(7) 設需要濃鹽酸的質量為x。37%x=100g×12%，x=32.4g；需要水的質量=100g-32.4g =67.6g，水的體積=67.6g÷1g·mL-1=67.6g·mL-1；(8) 實驗中MnO2的作用是改變過氧化氫的分解速率，起催化作用；(9) 相同條件下，裝置A能夠保證體系壓強不受加入鹽酸體積的影響，所以加入鹽酸時不會影響生成的氧氣的體積測定，而裝置B鹽酸的加入會導致量氣筒液面明顯下降，會影響結果，故裝置A能使測定結果更準確；檢查A裝置氣密性的操作方法是向水準管中加水，一段時間后與量氣管有穩定的高度差，則說明氣密性良好；(10)為防止過氧化鈣在空氣中變質，應密封保存。