Question

（17分）过氧化钙(CaO₂)难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂及封闭胶泥的快干剂，在食品、牙粉、化妆品等制造中用作添加剂。下图是以大理石(主要杂质是氧化铁)等为原料制取过氧化钙(CaO₂)的流程。

请回答下列问题：
（1）操作①中应包括         、         、     用氨水调节pH至8～9的目的是______________。
（2）若测得滤液C中c(CO)＝2.50×10^－4 mol·L^－1，则Ca^2＋_ _____(填“是”或“否”)沉淀完全。[已知c(Ca^2＋)≤10^－5 mol·L^－1可视为沉淀完全；K_sp(CaCO₃)＝4.96×10^－9]
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c(NH)        c(NO) （填 > 、< 或 = ），(NH₄)₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为               。
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：_______________，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀。用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因_________________________。
（5）写出CaO₂与H₂O反应的化学方程式                                      。

Answer 1

（1）溶解、过滤、蒸发结晶（3分）；除去Fe^3＋或使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀被除去（2分）
（2）否（2分）
（3）＜（2分）  c(NH₄⁺)>c(CO₃²?)>c(OH?)>c(H⁺) （2分）
（4）CaCl₂＋H₂O₂CaO₂＋2HCl（2分）　加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向移动，有利于CaO₂沉淀的生成（2分）
（5）2CaO₂＋2H₂O=2Ca(OH)₂+O₂↑（2分）

试题分析：（1）沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体；因大理石中的主要杂质是氧化铁，它与硝酸反应生成了Fe(NO₃)₃，在调节pH到8～9时，Fe^3＋会以Fe(OH)₃沉淀形式进入滤渣，从而除去了杂质离子Fe^3＋。
（2）根据离子积K_sp(CaCO₃)＝4.96×10^－9＝c(Ca^2＋)·c(CO)，得c(Ca^2＋)＝4.96×10^－9/2.50×10^－4 mol·L^－1＝1.98×10^－5 mol·L^－1 > 10^－5 mol·L^－1，没有沉淀完全。
（3）由电荷守恒：c(H^＋)＋c(NH)＝c(OH^－)＋c(NO)，因c(H^＋)＞c(OH^－)，故c(NH)＜c(NO)。
（4）由CaCl₂＋H₂O₂CaO₂＋2HCl，加入NaOH溶液，NaOH与HCl发生中和反应，减少了生成物浓度，使上述平衡向正反应方向移动，有利于CaO₂沉淀的生成。
（5）CaO₂中O元素的化合价为—1价，部分化合价升高转化为O₂，部分化合价降低转化为Ca(OH)₂，所以化学方程式为：2CaO₂＋2H₂O=2Ca(OH)₂+O₂↑