Question

1．過氧化鈣是一種新型的多功能化工產(chǎn)品，常溫下是白色或淡黃色粉末，易溶于酸，難溶于水、乙醇等溶劑．某實驗小組在實驗室用鈣鹽制取CaO₂•8H₂O沉淀（該反應是一個放熱反應），有關(guān)裝置如圖1所示．

（1）儀器X的名稱是分液漏斗，儀器Y的作用是防倒吸．
（2）A為實驗室制取氨氣的裝置，則A中反應的化學方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）制取CaO₂•8H₂O一般在0℃～5℃的低溫下進行，其原因是低于0℃，液體易凍結(jié)，反應困難；溫度較高，過氧化氫分解速率加快；制取CaO₂•8H₂O的有關(guān)反應的化學方程式為CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O．
（4）2.76gCaO₂•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2所示．
①試確定60℃時，CaO₂•xH₂O中x=2．
②該樣品中CaO₂的質(zhì)量分數(shù)約為26.09%．
（5）另一實驗小組同學為分析本組所得樣品純度，進入了如下實驗．
準確稱取0.3000g產(chǎn)品于錐形瓶中，加入30mL蒸餾水和10mL2.000mol•L^-1H₂SO₄，用0.0200mol•L^-3KMnO₄標準溶液滴定至終點．重復上述操作兩次，H₂O₂與KMnO₄反應的離子方程式為2MnO₄^-+H₂O₂5+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．
①到達滴定終點時可觀察到的現(xiàn)象為當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄標準溶液后，溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色．
②根據(jù)如表數(shù)據(jù)，計算產(chǎn)品中CaO₂•8H₂O的質(zhì)量分數(shù)根據(jù)關(guān)系式5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3mol，
CaO₂•8H₂O的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%（寫出計算過程）．

滴定次數(shù)	樣品的質(zhì)量/g	KMnO4溶液的體積/mL
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

Answer 1

分析 （1）根據(jù)X的構(gòu)造寫出其名稱，結(jié)合實驗原理判斷Y的作用；
（2）實驗室中用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氧氣，據(jù)此書寫出反應方程式；
（3）高溫下H₂O₂分解，會影響實驗結(jié)果；根據(jù)裝置中的物質(zhì)以及性質(zhì)結(jié)合產(chǎn)物來書寫方程式；
（4）①根據(jù)140℃時完全脫水，雜質(zhì)受熱不分解，結(jié)合樣品總質(zhì)量計算出結(jié)晶水的總質(zhì)量、物質(zhì)的量，從而得出樣品中CaO₂•8H₂O物質(zhì)的量，再根據(jù)60℃時固體的質(zhì)量計算出失去結(jié)晶水的質(zhì)量、物質(zhì)的量，從而得出失去結(jié)晶水的數(shù)目，再計算出CaO₂•xH₂O中的x；
②根據(jù)①計算出的樣品中CaO₂的物質(zhì)的量及=nM計算出其質(zhì)量，再計算出樣品中CaO₂•8H₂O的純度；
（5）①高錳酸鉀未過量前，溶液是無色的，當溶液變成淺紅色，且半分鐘不褪色，滴定結(jié)束；
②三次消耗的高錳酸鉀溶液的體積分別是：23.02mL、23.03mL、23.04mL，平均體積為23.03mL；再根據(jù)關(guān)系式5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄計算出過氧化鈣晶體的物質(zhì)的量，最后求出過氧化鈣晶體的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)X的構(gòu)造可知X為分液漏斗；X為長頸漏斗，在該裝置中可以防倒吸，故答案為：分液漏斗；防倒吸；
（2）實驗室中用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氧氣，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；
（3）由于低于0℃，液體易凍結(jié)，反應困難，而溫度較高，過氧化氫分解速率加快，所以制取CaO₂•8H₂O一般在0℃～5℃的低溫下進行；根據(jù)裝置C中的物質(zhì)得出制取的原理方程式為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O，
故答案為：低于0℃，液體易凍結(jié)，反應困難，溫度較高，過氧化氫分解速率加快；CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O；
（4）①140℃時完全脫水，雜質(zhì)受熱不分解，則樣品中CaO₂•8H₂O含有的結(jié)晶水的總質(zhì)量為：2.76g-1.32g=1.44g，結(jié)晶水的物質(zhì)的量為：$\frac{1.44g}{18g/mol}$=0.08mol，
60℃時固體的質(zhì)量為1.68g，失去結(jié)晶水的質(zhì)量為：2.76g-1.68g=1.08g，失去結(jié)晶水的物質(zhì)的量為：$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，原樣品中含有CaO₂•8H₂O的物質(zhì)的量為：$\frac{0.08mol}{8}$=0.01mol，
所以60℃時失去結(jié)晶水的個數(shù)為：$\frac{0.06mol}{0.01mol}$=6，故60℃時CaO₂•xH₂O中x=8-6=2，
故答案為：2；   
②根據(jù)①可知CaO₂•8H₂O的物質(zhì)的量為0.01mol，則CaO₂的物質(zhì)的量也是0.01mol，其質(zhì)量為：72g/mol×0.01mol=0.72g，樣品中CaO₂的純度為：$\frac{0.72g}{2.76g}$×100%≈26.09%，
故答案為：26.09%；
（5）①滴定終點觀察到的現(xiàn)象為：當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄標準溶液后溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色；
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄標準溶液后，溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色；
（4）、高錳酸鉀溶液消耗的體積分別是：23.02mL、23.03mL、23.04mL，平均體積為：$\frac{23.02mL+23.03mL+23.04mL}{3}$=23.03mL，
根據(jù)關(guān)系式 5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200 mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3 mol，
CaO₂•8H₂O的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%，
故答案為：根據(jù)關(guān)系式 5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200 mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3 mol，
CaO₂•8H₂O的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計、中和滴定的計算等知識，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力，明確實驗目的及原理為解答關(guān)鍵，（4）為易錯點，需要正確分析圖象曲線變化的含義．