Question

11．過氧化鈣（CaO₂）是一種白色結晶性粉末，極微溶于水，不溶于醇類、乙醚等．加熱至350°C左右開始分解放出氧氣，與水緩慢反應中生成H₂O₂，易與酸反應生成H₂O₂．過氧化鈣可用于改善水質，處理含重金屬粒子廢水和治理赤潮，也可用于應急供養(yǎng)等，是一種重要化工原料．
Ⅰ．CaO₂的制備．
原理：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃•H₂O+6H₂O=CaO₂•8H₂O↓+2NH₄Cl
實驗步驟：

反應裝置如圖所示：
請回答下面的問題：
（1）a儀器的名稱球型冷凝管
（2）加入氨水的作用中和反應生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右進行
（3）沉淀反應時用冰水浴控制溫度在0°C左右，其可能的原因是減少雙氧水受熱分解；降低產(chǎn)物溶解度便于析出（或該反應放熱）（寫出兩種）
（4）過濾后洗滌沉淀的試劑最好用B  A．熱水  B．冷水   C．乙醇  D．乙醚
Ⅱ．CaO₂純度的測定：將一定量的CaO₂溶于稀硫酸，用標準KMnO₄溶液滴定生成的H₂O₂（KMnO₄反應后生成Mn²⁺），計算確定CaO₂的含量．
（5）現(xiàn)每次稱取0.4000g樣品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，所得的數(shù)據(jù)如下表所示，則樣品的純度90.00

實驗序號	①	②	③	④
消耗 KMnO4體積/mL	19.98	20.02	20.20	20.00

（6）測得CaO₂樣品的純度偏低，其原因可能是AB
A．烘烤時間不足
B．配制KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶刻度線
C．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液
D．滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定后消失．

Answer 1

分析 CaO₂是一種重要化工原料，是一種白色結晶性粉末，極微溶于水，不溶于醇類、乙醚等，加熱至350°C左右開始分解放出氧氣，與水緩慢反應中生成H₂O₂，易與酸反應生成H₂O₂，本題是工業(yè)制備CaO₂的流程探究與評價，涉及實驗操作中冷凝管的識別，加氨水中和酸，促進平衡的移動，降溫防過氧化氫的分解等，還考查了利用滴定原理分析樣品的純度及誤差分析，據(jù)此可作答；
（Ⅰ）（1）根據(jù)裝置中a的構造可知a為球型冷凝管；
（2）根據(jù)可逆反應CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl中氯化氫對化學平衡的影響角度分析；
（3）從雙氧水的穩(wěn)定性、該反應的反應熱、溫度對過氧化鈣的溶解度的影響等方面分析；
（4）過氧化鈣極微溶于水，反應后產(chǎn)物中雜質不溶于乙醇、乙醚，且在冷水中過氧化鈣溶解度小，據(jù)此進行解答；
（Ⅱ）（5）先判斷滴定數(shù)據(jù)的有效性，然后計算出消耗高錳酸鉀溶液的平均體積，再根據(jù)n=cV計算出高錳酸鉀的物質的量，然后根據(jù)電子守恒計算出每次消耗的過氧化鈣的物質的量，根據(jù)m=nM計算出樣品中過氧化鈣的質量，最后計算出過氧化鈣的純度；
（6）A．烘烤時間不足，樣品中含有雜質水分，導致純度降低；     
B．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液，導致標準液被稀釋，滴定過程中消耗的標準液體積偏大；
C．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導致消耗的標準液體積偏大；
D．配制KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶標線，配制的標準液濃度偏高，滴定過程中消耗的標準液體積偏小，測定結果偏低

解答 解：（Ⅰ）（1）圖2中儀器a為球型冷凝管，起到冷凝作用，故答案為：球型冷凝管；
（2）氯化鈣與雙氧水的反應方程式為：CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl，加入氨水可以與氯化氫發(fā)生中和反應，使該可逆反應向著生成過氧化鈣的方向移動，提高的過氧化鈣的產(chǎn)率，故答案為：中和反應生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右進行；
（3）由于溫度較高時雙氧水容易分解，會導致過氧化鈣產(chǎn)率下降，且溫度降低時過氧化鈣的溶解度減小，有利于過氧化鈣的析出，所以沉淀反應時常用冰水浴控制溫度在0℃左右，
故答案為：減少雙氧水受熱分解；降低產(chǎn)物溶解度便于析出（或該反應放熱）；
（4）A．熱水：過氧化鈣在熱水中溶解度較大，降低了過氧化鈣的產(chǎn)率，故A錯誤；
B．冷水：過氧化鈣極微溶于水，且雜質都易溶于水，可用冷水洗滌過氧化鈣，故B正確；
C．乙醇：過氧化鈣不溶于乙醇，但是雜質不溶于乙醇，且提高了成本，故C錯誤；
D．乙醚：過氧化鈣不溶于乙醚，但雜質也不溶于乙醚，且乙醚成本較高，故D錯誤；
故答案為：B；
（Ⅱ）、（5）根據(jù)表中消耗高錳酸鉀溶液的體積數(shù)據(jù)可知，第三次數(shù)據(jù)與其它三組誤差較大，應該舍棄；則滴定中消耗酸性高錳酸鉀的平均體積為$\frac{19.98+20.02+20.00}{3}$mL=20.00mL，每次滴定消耗的高錳酸鉀的物質的量為：n（KMnO₄）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，
KMnO₄反應后生成Mn²⁺，化合價降低7-2）=5價，CaO₂被氧化成氧氣，化合價從-1升高到0價，至少升高：[0-（-1）]×2=2，根據(jù)化合價升降相等可得反應的關系式：2KMnO₄～5CaO₂，則每次稱取0.4000g樣品中含有的過氧化鈣的物質的量為：n（CaO₂）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，
所以該樣品中過氧化鈣的純度為$\frac{0.005mol×72g/mol}{0.400g}$×100%=90.00%，
故答案為：90.00%；
（6）A．烘烤時間不足，樣品中含有雜質水分，導致樣品中過氧化鈣的純度偏小，故A正確； 
B．配制KMnO₄標準溶液定容時俯視容量瓶標線，導致標準液濃度偏高，滴定過程中營養(yǎng)樣品中過氧化鈣的物質的量不變，則消耗的標準液體積偏小，測定的過氧化鈣的純度偏小，故B正確；
C．在潔凈干燥的酸式滴定管中未潤洗即裝標準液，不影響標準液的濃度，測定結果無影響，故C錯誤；
D．滴定前尖嘴處有氣泡，滴定后消失，導致消耗的標準液體積偏大，根據(jù)關系式計算出的過氧化鈣的質量偏大，過氧化鈣的純度偏高，故D錯誤；
故答案為：AB．

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、理解能力及化學實驗、化學計算能力．