Question

10．過氧化鈣在常溫下是無色粉末，易溶于酸，難溶于水、乙醇等溶劑，常用于種子消毒、藥物制造、魚池增氧等．
Ⅰ．某實驗小組在實驗室用鈣鹽制取CaO₂•8H₂O（該反應為放熱反應）裝置如圖：

（1）A為實驗室制取氨氣的裝置，寫出A中發(fā)生的化學方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）儀器B的作用是防倒吸．
（3）寫出生成CaO₂•8H₂O的離子方程式Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓
（4）制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進行，原因是溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應為放熱反應，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
Ⅱ．該實驗小組欲通過測量氣體的體積來探究CaO₂與SO₂反應的特點．裝置如下圖：（硬質玻璃管中為無水CaO₂）

【提出假設】
假設1：反應只發(fā)生2SO₂+2CaO₂═2CaSO₃+O₂，SO₂未被氧化；
假設2：反應只發(fā)生SO₂+CaO₂═CaSO₄，SO₂完全被氧化；
假設3：上述兩個反應均發(fā)生，SO₂部分被氧化；
【實驗探究】
（5）該實驗設計有一處明顯錯誤，請改正裝置E中廣口瓶中的導氣管應短進長出．
（6）試劑A為濃硫酸，試劑B的作用是吸收未反應的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進入硬質玻璃管與CaO₂反應．
【實驗數(shù)據(jù)處理及討論】實驗測得裝置C中過氧化鈣質量增加了m₁　g，裝置D質量增加了m₂　g，裝置E中收集到的氣體為V　L（已換算成標準狀況下）．
（7）在記錄量筒中的液面位置時，除視線平視外，還應使廣口瓶和量筒液面相平．
（8）如果假設3成立，則V的取值范圍是0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$【M（CaO₂）=72，M（CaSO₃）=120】

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗裝置實驗室中用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氧氣；
（2）氨氣極易溶于水，防止倒吸；
（3）CaCl₂與H₂O₂、NH₃、H₂O反應生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl；
（4）溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應為放熱反應，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
（5）裝置E量氣裝置導氣管長進短處，不能排液體測定氣體體積；
（6）試劑B的作用是吸收未反應的二氧化硫，防止對生成的氧氣體積產(chǎn)生干擾；
（7）依據(jù)壓強不變，在記錄量筒中的液面位置時，除視線平視外，還應使廣口瓶和量筒液面相平，才能準確測定生成氣體的體積；
（8）如果假設3成立，則二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣，結合反應2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄計算．

解答 解：（1）根據(jù)裝置為用氯化銨和氫氧化鈣固體共熱制取氧氣，反應方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）A中產(chǎn)生的氨氣極易溶于C中，B裝置可以防倒吸；
故答案為：防倒吸；
（3）CaCl₂與H₂O₂、NH₃、H₂O反應生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl，離子方程式為：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
故答案為：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
（4）溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應為放熱反應，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率，制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進行；
故答案為：溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應為放熱反應，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
（5）裝置E量氣裝置導氣管長進短處，不能排液體測定氣體體積，裝置E中廣口瓶中的導氣管應短進長出；
故答案為：裝置E中廣口瓶中的導氣管應短進長出；
（6）裝置E為測定生成氣體的體積，需要把剩余的二氧化硫除去，所以試劑B的作用是吸收未反應的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進入硬質玻璃管與CaO₂反應；
故答案為：吸收未反應的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進入硬質玻璃管與CaO₂反應；
（7）依據(jù)壓強不變，在記錄量筒中的液面位置時，除視線平視外，還應使廣口瓶和量筒液面相平，才能準確測定生成氣體的體積；
故答案為：使廣口瓶和量筒液面相平；
（8）如果假設3成立，則二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣，結合反應2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄可知，
若SO₂未被氧化，發(fā)生反應方程式為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，依據(jù)化學方程式和反應增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂   固體增重
                                  1mol    96g
                               $\frac{V}{22.4}$mol  m₁g
1mol×m₁g=96g×$\frac{V}{22.4}$mol，
解得：V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
所以當二氧化硫部分被氧化時，則生成的氧氣體積范圍為：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
故答案為：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計方法及有關范圍討論化學計算，題目難度中等，明確題干信息及實驗目的為解答此類題的關鍵，解答過程中實驗設計的步驟和實驗方案的確定需要根據(jù)題干要求分析，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．