Question

4．CaO₂•8H₂O呈白色，微溶于水，加熱至350℃左右開始分解放出氧氣，425℃分解完全．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．實驗室先用大理石（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．實驗流程如圖1（已知：Ca（OH）₂+H₂O₂+6H₂O→CaO₂•8H₂O△H＜0）：

（1）寫出CaO₂的電子式：．
（2）圖示步驟②，加入濃氨水至弱堿性的目的是：使其中Mg²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)離子形成沉淀除去．
（3）步驟③發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl．
（4）步驟③用冰水冷卻的可能原因是：防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低物質(zhì)的溶解度，提高產(chǎn)率．
（5）用圖2的量氣法可測定樣品中CaO₂的質(zhì)量分數(shù)：先檢查裝置的氣密性，然后在量氣管中注入一定量的水，在儀器4的試管中注入9.0g樣品，連接好裝置；充分加儀器4所示的小試管．若在標(biāo)準狀況下收集到840mL氣體，則CaO₂純度為：60%．

Answer 1

分析 大理石（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的原理：大理石（含MgCO₃、FeCO₃等雜質(zhì)）都可以和硝酸之間發(fā)生反應(yīng)得到硝酸鈣、硝酸鎂以及硝酸鐵的混合物用，F(xiàn)eCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，向混合液中加入氨水，可以形成氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾，得到的濾液是硝酸鈣溶液（含銨根離子），向其中加入碳酸銨，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，可以得到碳酸鈣沉淀，沉淀用鹽酸溶解，得到氯化鈣的水溶液，加入雙氧水、氨氣，冰水冷卻，可以得到CaO₂•8H₂O，低溫下烘干，可以得到CaO₂，進一步加熱可以得到氧化鈣和氧氣，
（1）CaO₂是過氧根離子和鈣離子通過離子鍵形成的離子化合物，據(jù)此書寫電子式；
（2）硝酸鎂、硝酸鐵可以喝氨水發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，形成氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀；
（3）根據(jù)流程圖知道：氯化鈣的水溶液，加入雙氧水、氨氣，冰水冷卻，可以得到CaO₂•8H₂O；
（4）根據(jù)高溫下雙氧水以及CaO₂•8H₂O的性質(zhì)來回答；
（5）加熱發(fā)生反應(yīng)：2CaO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+O₂↑，根據(jù)氧氣體積計算樣品中CaO₂的質(zhì)量，進而計算CaO₂的純度．

解答 解：大理石（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的原理：大理石（含MgCO₃、FeCO₃等雜質(zhì)）都可以和硝酸之間發(fā)生反應(yīng)得到硝酸鈣、硝酸鎂以及硝酸鐵的混合物用，F(xiàn)eCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，向混合液中加入氨水，可以形成氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾，得到的濾液是硝酸鈣溶液（含銨根離子），向其中加入碳酸銨，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，可以得到碳酸鈣沉淀，沉淀用鹽酸溶解，得到氯化鈣的水溶液，加入雙氧水、氨氣，冰水冷卻，可以得到CaO₂•8H₂O，低溫下烘干，可以得到CaO₂，進一步加熱可以得到氧化鈣和氧氣，
（1）CaO₂是過氧根離子和鈣離子通過離子鍵形成的離子化合物，電子式為：，故答案為：；
（2）硝酸鈣、硝酸鎂以及硝酸鐵的混合物中加入氨水，可以形成氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，
故答案為：使其中Mg²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)離子形成沉淀除去；
（3）氯化鈣的水溶液，加入雙氧水、氨氣，冰水冷卻，可以得到CaO₂•8H₂O，該反應(yīng)的反應(yīng)物為CaCl₂、H₂O₂、NH₃，故方程式為CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl，
故答案為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；
（4）因為H₂O₂受熱易分解，故采用冰水冷卻的方式防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低物質(zhì)的溶解度，提高產(chǎn)率，
故答案為：防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低物質(zhì)的溶解度，提高產(chǎn)率；
（5）加熱發(fā)生反應(yīng)：2CaO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+O₂↑，生成氧氣為$\frac{0.84L}{22.4L/mol}$=0.0375mol，故樣品中CaO₂的質(zhì)量為0.0375mol×2×72g/mol=5.4g，則CaO₂的純度為$\frac{5.4g}{9.0g}$×100%=60%，
故答案為：60%．

點評 本題考查了制備實驗方案的設(shè)計，該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計能力，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)．