Question

【題目】過氧化鈣（CaO2）是一種對環(huán)境友好的多功能無機(jī)化合物，某實驗小組在實驗室用兩種方法制取CaO2。

【查閱資料】

從溶液中制得的過氧化鈣含有結(jié)晶水，其結(jié)晶水合物化學(xué)式為CaO2·8H2O，在140～200℃脫水干燥，即得過氧化鈣成品。加熱至350℃左右，過氧化鈣迅速分解，生成氧化鈣，并放出氧氣。過氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氧氣。

【進(jìn)行實驗】

甲組：由雞蛋殼（含碳酸鈣高達(dá)90%）為原料最終反應(yīng)制得，其制備流程如圖所示，其中雞蛋殼的預(yù)處理主要是除去碳酸鈣以外的大部分雜質(zhì)。

（1）氣體X是__________，兩次加水發(fā)生的都是化合反應(yīng)，寫出相關(guān)反應(yīng)方程式__________，______ CaO2·8H2O，實際獲得的產(chǎn)品不純，主要含有的固體雜質(zhì)是____________。

乙組：由氨氣、雙氧水、氯化鈣為原料，制得CaO2·8H2O沉淀，同時產(chǎn)生副產(chǎn)品氯化氫，反應(yīng)裝置如圖2所示。

（2）裝置A加熱的是熟石灰和硫酸銨，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________。

（3）制取CaO2·8H2O的化學(xué)方程式：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2OCaO2·8H2O+2Y。則Y的化學(xué)式________，該反應(yīng)一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行，溫度不能過高的原因是_______________。

【定性測定】

（4）產(chǎn)品性質(zhì)測定：甲組取產(chǎn)品充分加熱，可用_________ 檢驗產(chǎn)生的氣體。乙組取產(chǎn)品加水，滴入無色酚酞溶液，酚酞變紅，說明產(chǎn)品加水后生成堿性物質(zhì)。若需得到同樣的結(jié)論，甲組______（填“能”或“不能”）采用與乙組相同的方法。

【定量測定】

（5）2.76g CaO2·8H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線，140℃時完全脫水，雜質(zhì)受熱不分解）如圖3所示。

① 試確定CaO2·8H2O樣品中結(jié)晶水的質(zhì)量=______g。

② 該樣品中CaO2·8H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（寫出計算過程）_________

【交流討論】

（6）對于上述兩種制取CaO2·8H2O的方法有關(guān)評價合理的是_________（填序號）。

A．理論上甲組反應(yīng)的原子利用率達(dá)100%，符合綠色化學(xué)理念

B．在原料充分轉(zhuǎn)化的前提下，甲組的CaO2·8H2O沉淀過濾后不用洗滌，操作簡便

C．乙組產(chǎn)生的副產(chǎn)品氯化氫可能會影響CaO2的產(chǎn)率

Answer 1

【答案】 CO2 CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2+H2O2+6H2O= CaO2·8H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O NH4Cl 防止NH3·H2O揮發(fā)，提高原料利用率 帶火星的木條 不能 1.44g 78.3% ABC

【解析】（1）根據(jù)碳酸鈣在高溫的條件下分解生成氧化鈣和二氧化碳解答；根據(jù)兩次加水發(fā)生的都是化合反應(yīng)，其一是氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，其二是氧化鈣和過氧化氫以及水反應(yīng)生成 CaO2·8H2O解答；根據(jù)過程中氧化鈣遇到了水生成氫氧化鈣解答；（2）根據(jù)熟石灰和硫酸銨在加熱的條件下生成硫酸鈣和氨氣以及水解答；（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析解答；根據(jù)過程中加入了氨水，氨水是氨氣溶解于水形成的溶液，所以溫度升高會導(dǎo)致氣體溶解度降低而揮發(fā)出來解答；（4）根據(jù)信息提示為“加熱至350℃左右，過氧化鈣迅速分解，生成氧化鈣，并放出氧氣”解答；根據(jù)信息提示“過氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氧氣”，生成物為堿性的氫氧化鈣，所以滴入無色酚酞溶液，酚酞變紅。由于甲組加熱后生成了氧化鈣，而氧化鈣遇到無色酚酞溶液，能和水反應(yīng)得到堿性的氫氧化鈣，使酚酞變紅解答；（5）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計算解答；（6）根據(jù)題中信息解答。（1）由于氣體X是高溫煅燒碳酸鈣得到，所以氣體X是 二氧化碳，兩次加水發(fā)生的都是化合反應(yīng)，其一是氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，其二是氧化鈣和過氧化氫以及水反應(yīng)生成CaO2.8H2O，對應(yīng)的化學(xué)方程式依次為CaO+H2O═Ca（OH）2，CaO+H2O2+7H2O═CaO2·8H2O；由于過程中氧化鈣遇到了水生成氫氧化鈣，所以CaO2·8H2O實際獲得的產(chǎn)品不純，主要含有的固體雜質(zhì)是 Ca（OH）2；（2）裝置A加熱的是熟石灰和硫酸銨，生成硫酸鈣和氨氣以及水，對應(yīng)的化學(xué)方程式 Ca（OH）2+（NH4）2SO4CaSO4+2NH3↑+2H2O；（3）制取CaO2·8H2O的化學(xué)方程式為CaCl2 + H2O2+ 2NH3·H2O+ 6H2O=CaO2·8H2O + 2Y。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，Y的化學(xué)式 NH4Cl；該反應(yīng)一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行，由于過程中加入了氨水，氨水是氨氣溶解于水形成的溶液，所以溫度升高會導(dǎo)致氣體溶解度降低而揮發(fā)出來，所以溫度不能過高的原因是防止NH3·H2O揮發(fā)，提高原料利用率；（4）產(chǎn)品性質(zhì)測定：甲組取產(chǎn)品充分加熱，由于信息提示為“加熱至350℃左右，過氧化鈣迅速分解，生成氧化鈣，并放出氧氣”，而檢驗氧氣一般使用帶火星的木條，所以可用帶火星的木條檢驗產(chǎn)生的氣體。乙組取產(chǎn)品加水，根據(jù)信息提示“過氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氧氣”，生成物為堿性的氫氧化鈣，所以滴入無色酚酞溶液，酚酞變紅。由于甲組加熱后生成了氧化鈣，而氧化鈣遇到無色酚酞溶液，能和水反應(yīng)得到堿性的氫氧化鈣，使酚酞變紅，所以若需得到同樣的結(jié)論，甲組能采用與乙組相同的方法；（5）由圖可以看出失去的結(jié)晶水的質(zhì)量為2.76g-1.32g=1.44g；
設(shè)樣品中CaO28H2O的質(zhì)量為x
CaO28H2OCaO2+8H2O
216 144
x 1.44g

x=2.16g
樣品中CaO28H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%≈78.3%
答：①CaO28H2O樣品中結(jié)晶水的質(zhì)量=1.44g；②該樣品中CaO28H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 78.3%；（6）A、由于甲組實驗中生成二氧化碳?xì)怏w，之后的反應(yīng)中沒有二氧化碳的參與，所以甲組反應(yīng)的原子利用率不是100%，錯誤；B、在原料充分轉(zhuǎn)化的前提下，由于甲組中生成了氫氧化鈣等雜質(zhì)，所以甲組的CaO28H2O沉淀過濾后需要洗滌，錯誤；C、乙組產(chǎn)生的副產(chǎn)品氯化氫由于會和產(chǎn)品反應(yīng)，所以可能會影響CaO2的產(chǎn)率，正確。故選C。