Question

10．过氧化钙在常温下是无色粉末，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂，常用于种子消毒、药物制造、鱼池增氧等．
Ⅰ．某实验小组在实验室用钙盐制取CaO₂•8H₂O（该反应为放热反应）装置如图：

（1）A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生的化学方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）仪器B的作用是防倒吸．
（3）写出生成CaO₂•8H₂O的离子方程式Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓
（4）制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低温下进行，原因是温度过高，过氧化氢分解速率加快，过氧化氢利用率低，该反应为放热反应，控制低温有利于CaO₂•8H₂O晶体的析出，提高产率；
Ⅱ．该实验小组欲通过测量气体的体积来探究CaO₂与SO₂反应的特点．装置如下图：（硬质玻璃管中为无水CaO₂）

【提出假设】
假设1：反应只发生2SO₂+2CaO₂═2CaSO₃+O₂，SO₂未被氧化；
假设2：反应只发生SO₂+CaO₂═CaSO₄，SO₂完全被氧化；
假设3：上述两个反应均发生，SO₂部分被氧化；
【实验探究】
（5）该实验设计有一处明显错误，请改正装置E中广口瓶中的导气管应短进长出．
（6）试剂A为浓硫酸，试剂B的作用是吸收未反应的SO₂，防止装置E中的水蒸气进入硬质玻璃管与CaO₂反应．
【实验数据处理及讨论】实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m₁　g，装置D质量增加了m₂　g，装置E中收集到的气体为V　L（已换算成标准状况下）．
（7）在记录量筒中的液面位置时，除视线平视外，还应使广口瓶和量筒液面相平．
（8）如果假设3成立，则V的取值范围是0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$【M（CaO₂）=72，M（CaSO₃）=120】

Answer 1

分析 （1）根据实验装置实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氧气；
（2）氨气极易溶于水，防止倒吸；
（3）CaCl₂与H₂O₂、NH₃、H₂O反应生成CaO₂•8H₂O与NH₄Cl；
（4）温度过高，过氧化氢分解速率加快，过氧化氢利用率低，该反应为放热反应，控制低温有利于CaO₂•8H₂O晶体的析出，提高产率；
（5）装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积；
（6）试剂B的作用是吸收未反应的二氧化硫，防止对生成的氧气体积产生干扰；
（7）依据压强不变，在记录量筒中的液面位置时，除视线平视外，还应使广口瓶和量筒液面相平，才能准确测定生成气体的体积；
（8）如果假设3成立，则二氧化硫部分被氧化，则生成部分氧气，结合反应2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄计算．

解答 解：（1）根据装置为用氯化铵和氢氧化钙固体共热制取氧气，反应方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）A中产生的氨气极易溶于C中，B装置可以防倒吸；
故答案为：防倒吸；
（3）CaCl₂与H₂O₂、NH₃、H₂O反应生成CaO₂•8H₂O与NH₄Cl，离子方程式为：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
故答案为：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
（4）温度过高，过氧化氢分解速率加快，过氧化氢利用率低，该反应为放热反应，控制低温有利于CaO₂•8H₂O晶体的析出，提高产率，制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低温下进行；
故答案为：温度过高，过氧化氢分解速率加快，过氧化氢利用率低，该反应为放热反应，控制低温有利于CaO₂•8H₂O晶体的析出，提高产率；
（5）装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积，装置E中广口瓶中的导气管应短进长出；
故答案为：装置E中广口瓶中的导气管应短进长出；
（6）装置E为测定生成气体的体积，需要把剩余的二氧化硫除去，所以试剂B的作用是吸收未反应的SO₂，防止装置E中的水蒸气进入硬质玻璃管与CaO₂反应；
故答案为：吸收未反应的SO₂，防止装置E中的水蒸气进入硬质玻璃管与CaO₂反应；
（7）依据压强不变，在记录量筒中的液面位置时，除视线平视外，还应使广口瓶和量筒液面相平，才能准确测定生成气体的体积；
故答案为：使广口瓶和量筒液面相平；
（8）如果假设3成立，则二氧化硫部分被氧化，则生成部分氧气，结合反应2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄可知，
若SO₂未被氧化，发生反应方程式为：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂   固体增重
                                  1mol    96g
                               $\frac{V}{22.4}$mol  m₁g
1mol×m₁g=96g×$\frac{V}{22.4}$mol，
解得：V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
所以当二氧化硫部分被氧化时，则生成的氧气体积范围为：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
故答案为：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$．

点评 本题考查了性质实验方案的设计方法及有关范围讨论化学计算，题目难度中等，明确题干信息及实验目的为解答此类题的关键，解答过程中实验设计的步骤和实验方案的确定需要根据题干要求分析，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．