Question

【題目】I.四溴化鈦（TiBr4）可用作橡膠工業(yè)中烯烴聚合反應(yīng)的催化劑。已知TiBr4常溫下為橙黃色固體，熔點(diǎn)為38.3℃，沸點(diǎn)為233.5℃，具有潮解性且易發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制備TiBr4的裝置如圖所示�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）檢查裝置氣密性并加入藥品后，加熱前應(yīng)進(jìn)行的操作是___，反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)繼續(xù)通入一段時(shí)間CO2，主要目的是___。

（2）將連接管切斷并熔封，采用蒸餾法提純。此時(shí)應(yīng)將a端的儀器改裝為___、承接管和接收瓶，在防腐膠塞上加裝的儀器是___（填儀器名稱）。

II.過(guò)氧化鈣溶于酸，極微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，通常可用作醫(yī)用殺菌劑、消毒劑、防腐劑。已知從溶液中制得的過(guò)氧化鈣帶有8個(gè)結(jié)晶水，在100℃時(shí)會(huì)脫水生成米黃色的無(wú)水過(guò)氧化鈣，而無(wú)水過(guò)氧化鈣在349℃時(shí)會(huì)迅速分解生成CaO和O2。以下是一種用純凈的碳酸鈣制備過(guò)氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方案。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

CaCO3濾液白色結(jié)晶

（3）步驟①的具體操作為向碳酸鈣中逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體，此時(shí)溶液呈___性（填“酸”、“堿”或“中”）。將溶液煮沸，趁熱過(guò)濾。將溶液煮沸的作用是__。

（4）步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__，該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行，原因是__。

（5）為測(cè)定產(chǎn)品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取1.2g樣品，在溫度高于349℃時(shí)使之充分分解，并將產(chǎn)生的氣體（恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)狀況）通過(guò)如圖所示裝置收集，測(cè)得量筒中水的體積為112mL，則產(chǎn)品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。

Answer 1

【答案】打開(kāi)K1，關(guān)閉K2和K3，通入二氧化碳 排出殘留在裝置中的四溴化鈦和溴蒸氣 直形冷凝管 溫度計(jì) 酸 除去溶液中的二氧化碳 CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2O=CaO28H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2+2NH4Cl+2H2O 溫度過(guò)高時(shí)過(guò)氧化氫分解 60%

【解析】

I.TiBr4常溫易潮解，所以制備TiBr4時(shí)要使用干燥的反應(yīng)物，所以通入的二氧化碳?xì)怏w必須干燥，濃硫酸能干燥二氧化碳，所以試劑A為濃硫酸；因?yàn)檠b置中含有空氣，空氣中氧氣能和C在加熱條件下反應(yīng)，所以要先通入二氧化碳排出裝置中空氣，需要打開(kāi)K1，關(guān)閉K2和K3；然后打開(kāi)K2和K3，同時(shí)關(guān)閉K1，發(fā)生反應(yīng)TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制備TiBr4，TiBr4常溫下為橙黃色固體，流入收集裝置中；溴有毒不能直接排空，應(yīng)該最后有尾氣處理裝置，TiBr4易潮解，所以裝置X單元能起干燥作用，結(jié)合題目分析解答。

II.大理石加入稀鹽酸溶解得到氯化鈣溶液，將溶液煮沸，趁熱過(guò)濾，將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2，反應(yīng)②濾液中加入氨水和過(guò)氧化氫冰水浴中反應(yīng)生成過(guò)氧化鈣晶體，過(guò)濾得到過(guò)氧化鈣晶體，水洗、乙醇洗、烘烤得到過(guò)氧化鈣固體，以此來(lái)解答。

(1)根據(jù)分析以及圖示可知加熱前要先打開(kāi)K1，關(guān)閉K2和K3，通入二氧化碳排出裝置中空氣；反應(yīng)結(jié)束后在反應(yīng)裝置中還有少量四溴化鈦殘留，以及剩余的溴蒸氣，應(yīng)繼續(xù)通入一段時(shí)間CO2，主要目的是把少量殘留四溴化鈦排入收集裝置中，提高產(chǎn)率，而且還可以排出剩余的溴蒸氣，進(jìn)行尾氣處理，防止污染；

(2)在產(chǎn)品四溴化鈦中還有殘留的液溴，因此根據(jù)題中給出的四溴化鈦的沸點(diǎn)233.5°C，可以使用蒸餾法提純；此時(shí)應(yīng)將a端的儀器改裝為直形冷凝管、承接管和接收瓶，蒸餾時(shí)要根據(jù)溫度收集餾分，所以在防腐膠塞上應(yīng)加裝溫度計(jì)；

(3)此時(shí)溶液中溶有二氧化碳，所以呈酸性；將溶液煮沸的作用是除去溶液中的二氧化碳；

(4)反應(yīng)②是濾液中加入氨水和過(guò)氧化氫冰水浴中反應(yīng)生成過(guò)氧化鈣晶體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2O=CaO28H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2+2NH4Cl+2H2O；過(guò)氧化氫熱易分解，所以該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行；

(5)過(guò)氧化鈣受熱分解，方程式為2CaO2=2CaO+O2↑，收集到的氣體為氧氣，根據(jù)量筒中水的體積可知收集到氧氣112mL，則其物質(zhì)的量為=0.005mol，則原樣品中n(CaO2)=0.01mol，所以樣品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=60%。