Question

17．過氧化鈣可以用于改善地表水質、處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮，也可用于應急供氧等．實驗室可用工業(yè)碳酸鈣（含MgCO₃、FeCO₃等雜質）制取純凈的碳酸鈣，然后再用純的碳酸鈣制取過氧化鈣，其主要流程如下：

已知：CaO₂•8H₂O呈白色微溶于水．
（1）寫出反應①中氧化還原反應的離子方程式：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O．
（2）向反應①后的溶液中加濃氨水的目的是：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全．
（3）反應②常用冰水控制溫度在0℃左右，其可能原因是（寫出兩種）：
①防止H₂O₂分解，提高其利用率；②降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產率．
（4）測定產品中CaO₂的含量的實驗步驟是
第一步：準確稱取a g產品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體，再滴入少量2mol/L的H₂SO₄溶液，充分反應．
第二步：向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液．
第三步：逐滴滴入濃度為c mol•L^-1的Na₂S₂O₃標準溶液至反應終點，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL．已知：I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$．
①滴定終點的現(xiàn)象為當?shù)稳胱詈笠坏螛藴嗜芤簳r溶液由藍色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色，產品中CaO₂的質量分數(shù)為$\frac{0.36cV}{a}$
②某同學第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的CaO₂的質量分數(shù)可能偏高（填“不受影響”“偏低”或“偏高”），原因是在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質量分數(shù)偏高．

Answer 1

分析 碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應得到CaO₂，溶液冷卻結晶得到CaO₂•8H₂O，副產品中含有氯化銨，
（1）反應①中只有FeCO₃與硝酸反應是氧化還原反應生成硝酸鐵、一氧化氮、二氧化碳和水；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀；
（3）H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產率；
（4）①根據(jù)滴定結束前溶液為藍色，滴定結束是溶液由藍色變成無色分析；根據(jù)電子守恒及化學反應方程式找出過氧化鈣與硫代硫酸鈉反應的關系式，再根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出樣品中過氧化鈣的質量分數(shù)；
②根據(jù)空氣中的氧氣能夠氧化碘離子，使碘單質的量增加，消耗的硫代硫酸鈉增加分析．

解答 解：碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應得到CaO₂，溶液冷卻結晶得到CaO₂•8H₂O，副產品中含有氯化銨，
（1）反應①中只有FeCO₃與硝酸反應是氧化還原反應生成硝酸鐵、一氧化氮、二氧化碳和水，反應方程式為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O，
故答案為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全，反應的離子方程式為：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，F(xiàn)e³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全；
（3）H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產率，
故答案為：防止H₂O₂分解，提高其利用率；降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產率；
（4）①在滴定結束之前，溶液的淀粉與碘單質顯示藍色，當?shù)鈫钨|反應完全后，溶液變成無色，所以達到終點現(xiàn)象為：當?shù)稳胱詈笠坏螛藴嗜芤簳r溶液由藍色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色，
過氧化鈣氧化碘化鉀生成的碘單質，用硫代硫酸鈉滴定時，消耗的硫代硫酸鈉的物質的量為：cmol•L^-1×V×10^-3L=cV×10^-3mol，根據(jù)氧化還原反應中電子守恒及題中反應方程式可得關系式：CaO₂～I₂～2S₂O₃^2-，過氧化鈣的物質的量為：n（CaO₂）=$\frac{1}{2}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×cV×10^-3mol，樣品中CaO₂的質量分數(shù)為：$\frac{\frac{1}{2}×cV×10{\;}^{-3}mol×72g/mol}{ag}$×100%=$\frac{0.36cV}{a}$，
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏螛藴嗜芤簳r溶液由藍色變?yōu)闊o色（或溶液褪色），且半分鐘不變色；$\frac{0.36cV}{a}$；
②某同學第一步和第二步的操作都很規(guī)范，第三步滴速太慢，這樣測得的CaO₂的質量分數(shù)可能偏高，因為在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質量分數(shù)偏高；
故答案為：偏高；在酸性條件下空氣中的O₂也可以把KI氧化為I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，從而使測得的CaO₂的質量分數(shù)偏高．

點評 本題考查形式為物質制備流程圖題目，涉及中和滴定中的誤差分析、物質的檢驗及化學計算等問題，題目難度較大，做題時注意分析題中關鍵信息、明確實驗基本操作方法，本題較為綜合，充分考查了學生的分析、化學實驗、化學計算能力．