Question

8．實驗室以工業(yè)碳酸鈣（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質）為原料制取CaCl₂•2H₂O和CaO₂的主要流程如下：

（1）加入試劑X，調節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，濾渣的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃．試劑X可以選擇下列的AB（填編號）．
A．CaOB．CaCO₃C．NH₃•H₂OD．Ba（OH）₂
（2）操作II中進行蒸發(fā)濃縮時，除三角架、酒精燈外，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒．
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反應中，溫度不宜太高的原因是防止溫度過高H₂O₂發(fā)生分解．
（4）用下列裝置測定工業(yè)碳酸鈣的質量分數

①按A-B-C-D順序連接，然后從A裝置通入空氣，目的是讓生成的二氧化碳全部放出，進入C裝置，確保實驗結果的準確性．
②裝置D的作用為防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應．
③實驗時，準確稱取10.00g工業(yè)碳酸鈣3份，進行3次測定，測得BaCO₃沉淀的平均質量為17.73g，則樣品中CaCO₃的質量百分含量為90.00%．若無D裝置，測量結果則偏大．（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）
④上述實驗裝置中，是否存在不合理之處？是（填“是”或“否”）；若有不合理之處，需改進的是B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置．

Answer 1

分析 （1）調節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉化為氫氧化物沉淀而除去，根據保證不引入雜質離子來選擇合適的調節(jié)pH值的試劑；
（2）根據蒸發(fā)操作所需儀器來回答；
（3）根據雙氧水受熱易分解來回答；
（4）①根據實驗原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的放出是關鍵；
②碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾；
③根據實驗的原理結合化學反應進行計算即可；若無D裝置，空氣中的二氧化碳有可能被氫氧化鈉吸收，導致BaCO₃沉淀的質量偏大，據此分析；
④根據裝置圖可知，在B、C裝置中分液漏斗中的液體難以順利流下，據此答題．

解答 解：（1）調節(jié)溶液pH為堿性環(huán)境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉化為氫氧化物沉淀而除去濾渣的主要成分是氫氧化鋁和氫氧化鐵，為了保證不引入雜質離子，所以中和鹽酸的酸性調節(jié)pH值可以用氧化鈣或是碳酸鈣，而NH₃•H₂O 和Ba（OH）₂會引入雜質；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；AB；
（2）根據蒸發(fā)操作所需儀器有玻璃棒、蒸發(fā)皿、酒精燈、三腳架，
故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（3）溫度過高會導致雙氧水分解，引起實驗誤差，所以由CaCl₂制取CaO₂的反應中，溫度不宜太高；
故答案為：防止溫度過高H₂O₂發(fā)生分解；
（4）①根據實驗原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的放出是關鍵，所以從A裝置通入空氣，目的是保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳全部進入下一個裝置，
故答案為：讓生成的二氧化碳全部放出，進入C裝置，確保實驗結果的準確性；
②碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾，裝置D的作用為防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應，
故答案為：防止空氣中的CO₂與Ba（OH）₂溶液反應；
③根據碳酸鈣中碳元素守恒，碳酸鈣中的碳元素先成為二氧化碳，然后是二氧化碳在和氫氧化鋇反應得到碳酸鋇沉淀，碳酸鋇中的碳元素全部來自碳酸鈣中，所以17.73gBaCO₃沉淀的物質的量為$\frac{17.73g}{197g/mol}$=0.09mol，所以碳酸鈣的物質的量是0.09mol，質量是9g，百分含量是$\frac{9g}{10.00g}$×100%=90.00%，若無D裝置，空氣中的二氧化碳有可能被氫氧化鈉吸收，導致BaCO₃沉淀的質量偏大，所以計算出的碳酸鈣的質量分數偏大，
故答案為：90.00%；偏大；
④根據裝置圖可知，在B、C裝置中分液漏斗中的液體難以順利流下，所以B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置，
故答案為：是；B、C裝置中，為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管將分液漏斗與錐形瓶、分液漏斗與集氣瓶連接成連通裝置．

點評 本題目是一道探究物質的含量的綜合考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．