Question

【題目】過(guò)氧化鈣(CaO2)是一種白色晶體，能潮解，難溶于水，可與水緩慢反應(yīng)，不溶于乙醇，易與酸反應(yīng)，常用作殺菌劑、防腐劑等。根據(jù)題意，回答相關(guān)問(wèn)題。

I．CaO2晶體的制備：CaO2晶體通�？衫�用CaCl2在堿性條件下與H2O2反應(yīng)制得。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制備CaO2的實(shí)驗(yàn)方案和裝置示意圖如下：

(1)三頸燒瓶中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

(2)冷水浴的目的是__；步驟③中洗滌CaO2·8H2O的實(shí)驗(yàn)操作方法是__

Ⅱ．CaO2含量的測(cè)定：測(cè)定CaO2樣品純度的方法是：稱取0.200g樣品于錐形瓶中，加入50mL水和15mL2mol·L-lHCl，振蕩使樣品溶解生成過(guò)氧化氫，再加入幾滴MnCl2稀溶液，立即用0.0200mol·L-lKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)，消耗25.00mL標(biāo)準(zhǔn)液。

(3)上述過(guò)程中使用稀鹽酸而不使用稀硫酸溶解樣品的原因是______；滴定前加入MnCl2稀溶液的作用可能是______。

(4)滴定過(guò)程中的離子方程式為____，樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____。

(5)實(shí)驗(yàn)I制得的晶體樣品中CaO2含量偏低的可能原因是：_______。

Answer 1

【答案】CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl 該反應(yīng)放熱，防止溫度升高導(dǎo)致H2O2分解和氨水中氨氣揮發(fā) 向過(guò)濾器中注入乙醇至浸沒(méi)沉淀，待乙醇流盡后，重復(fù)操作2～3次 生成的硫酸鈣為微溶物，覆蓋在樣品表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行 催化作用 45.0% 部分CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)生成Ca(OH)2 、部分CaO2與水反應(yīng)生成Ca(OH)2或烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全

【解析】

(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)和原子守恒規(guī)律書寫反應(yīng)方程式；

(2) 根據(jù)H2O2受熱易分解，氨水受熱易揮發(fā)分析解答本題；

(3)過(guò)根據(jù)氧化鈣(CaO2)是一種白色晶體，易與酸反應(yīng)的性質(zhì)進(jìn)行分析解答；

(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒進(jìn)行解答；

(5)因?yàn)椴糠?/span>CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)生成Ca(OH)2，部分CaO2與水反應(yīng)生成Ca(OH)2或烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全導(dǎo)致樣品中CaO2含量偏低。

(1)由題可知，三頸燒瓶中CaCl2在堿性條件下與H2O2發(fā)生反應(yīng)生成CaO2·8H2O，據(jù)原子守恒可知，該反應(yīng)化學(xué)方程式為：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl，故答案：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl；
(2) H2O2受熱易分解，氨水受熱易揮發(fā)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H2O2和氨水的熱穩(wěn)定性都較差，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致其分解，影響產(chǎn)量和化學(xué)反應(yīng)速率；因過(guò)氧化鈣可與水緩慢反應(yīng)，不溶于乙醇，因此可選用乙醇進(jìn)行洗滌，實(shí)驗(yàn)室洗滌沉淀的操作為：向過(guò)濾器中注入乙醇至浸沒(méi)沉淀，待乙醇流盡后，重復(fù)操作2~3次，故答案為：該反應(yīng)放熱，防止溫度升高導(dǎo)致H2O2分解和氨水中氨氣揮發(fā)；向過(guò)濾器中注入乙醇至浸沒(méi)沉淀,待乙醇流盡后,重復(fù)操作2~3次；
(3)若選用稀硫酸則CaO2與稀硫酸反應(yīng)生成微溶物CaSO4會(huì)覆蓋在樣品表面，使反應(yīng)難以持續(xù)進(jìn)行，MnCl2對(duì)該反應(yīng)具有催化作用，可加快化學(xué)反應(yīng)速率，故答案為：生成微溶物CaSO4會(huì)覆蓋在樣品表面，使反應(yīng)難以持續(xù)進(jìn)行；催化作用；
(4)滴定過(guò)程中酸性高錳酸鉀與雙氧水反應(yīng),Mn元素化合價(jià)從+7價(jià)降低至+2價(jià)，H2O2中O元素從-1價(jià)升高至0價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平該離子方程式為：；滴定過(guò)程中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量n=2510-3L0.02mol/L=510-4 mol，根據(jù)守恒關(guān)系可知：n(H2O2)=n(CaO2)=2.5n(KMnO4)=1.2510-3mol，樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(CaO2)=100%=45%，故答案為： ；45%；

(5)部分CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)物未完全轉(zhuǎn)化，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致最終固體中含有部分Ca(OH)2雜質(zhì)，會(huì)使CaO2含量偏低；部分CaO2與水能反應(yīng)生成微溶物Ca(OH)2會(huì)導(dǎo)致生成的CaO2含量偏低；烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全導(dǎo)致固體質(zhì)量偏大，最終導(dǎo)致計(jì)算CaO2含量偏低，故答案為：部分CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)生成Ca(OH)2，部分CaO2與水反應(yīng)生成Ca(OH)2或烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全。