Question

3．过氧化钙（CaO₂）是一种白色结晶体粉末，极微溶于水，不溶于醇类、乙醚等，加热至350℃左右开始分解放出氧气，与水缓慢反应生成H₂O₂．易于酸反应生成H₂O₂，过氧化钙可用于改善水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供氧等，是一种重要化工试剂
（Ⅰ）CaO₂的制备原理：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃•H₂O+6H₂O═CaO₂•8H₂O↓+2NH₄Cl实验步骤如图1，反应装置如图2所示，请回答下列问题：
（1）X仪器名称球形冷凝管．
（2）加入氨水的作用是中和反应生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右进行．
（3）沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右，其可能原因是减少双氧水受热分解、降低产物溶解度便于析出（或该反应放热）（写出两种）
（4）过滤后洗涤沉淀的试剂最好用B
A．热水B．冷水C．乙醇D．乙醚
（5）CaO₂贮存时应该注意的问题是密封（或防潮、避免与易燃物接触等）（写一条即可）
（Ⅱ）CaO₂纯度检测，将一定量CaO2溶于稀硫酸，用标准KMnO₄溶于滴定生成的H₂O₂（KMnO₄反应后生成Mn²⁺）计算确定CaO₂的含量．
（6）现每次称取0.4000g样品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定所得数据如表所示，则CaO₂样品的纯度90.00%

实验序号	第1次	第2次	第3次	第4次
消耗KMnO4体积/mL	19.98	20.02	20.20	20.00

（7）测得CaO₂样品纯度偏低的原因可能是AD
A．烘烤时间不足
B．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液
C．滴定前尖嘴处有气泡．滴定后消失
D．配置KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶标线．

Answer 1

分析 CaCl₂固体溶解后加入氨气和双氧水发生反应CaCl₂+H₂O₂+2NH₃•H₂O+6H₂O═CaO₂•8H₂O↓+2NH₄Cl，过滤得到CaO₂•8H₂O沉淀和副产品，洗涤沉淀烘烤105°C得到产品，
（1）根据装置中X的构造可知X为球形冷凝管；
（2）根据可逆反应CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl中氯化氢对化学平衡的影响角度分析；
（3）从双氧水的稳定性、该反应的反应热、温度对过氧化钙的溶解度的影响等方面分析；
（4）过氧化钙极微溶于水，反应后产物中杂质不溶于乙醇、乙醚，且在冷水中过氧化钙溶解度小，据此进行解答；
（5）根据过氧化钙的化学性质判断贮存CaO₂时应该注意的问题；
（6）先判断滴定数据的有效性，然后计算出消耗高锰酸钾溶液的平均体积，再根据n=cV计算出高锰酸钾的物质的量，然后根据电子守恒计算出每次消耗的过氧化钙的物质的量，根据m=nM计算出样品中过氧化钙的质量，最后计算出过氧化钙的纯度；
（7）A．烘烤时间不足，样品中含有杂质水分，导致纯度降低；     
B．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液，导致标准液被稀释，滴定过程中消耗的标准液体积偏大；
C．滴定前尖嘴处有气泡，滴定后消失，导致消耗的标准液体积偏大；
D．配制KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶标线，配制的标准液浓度偏高，滴定过程中消耗的标准液体积偏小，测定结果偏低．

解答 解：（1）图2中仪器X为球形冷凝管，起到冷凝作用，故答案为：球形冷凝管；
（2）氯化钙与双氧水的反应方程式为：CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl，加入氨水可以与氯化氢发生中和反应，使该可逆反应向着生成过氧化钙的方向移动，提高的过氧化钙的产率，
故答案为：中和反应生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右进行；
（3）由于温度较高时双氧水容易分解，会导致过氧化钙产率下降，且温度降低时过氧化钙的溶解度减小，有利于过氧化钙的析出，所以沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右，
故答案为：减少双氧水受热分解；降低产物溶解度便于析出（或该反应放热）；
（4）A．热水：过氧化钙在热水中溶解度较大，降低了过氧化钙的产率，故A错误；
B．冷水：过氧化钙极微溶于水，且杂质都易溶于水，可用冷水洗涤过氧化钙，故B正确；
C．乙醇：过氧化钙不溶于乙醇，但是杂质不溶于乙醇，且提高了成本，故C错误；
D．乙醚：过氧化钙不溶于乙醚，但杂质也不溶于乙醚，且乙醚成本较高，故D错误；
故答案为：B；
（5）过氧化钙具有强氧化性、能够与水反应，所以贮存过氧化钙时应该密封保存，且不能与易燃物接触，否则容易发生爆炸，
故答案为：密封（或防潮、避免与易燃物接触等）；
（6）根据表中消耗高锰酸钾溶液的体积数据可知，第三次数据与其它三组误差较大，应该舍弃；则滴定中消耗酸性高锰酸钾的平均体积为：$\frac{19.98+20.02+20.00}{3}$mL=20.00mL，每次滴定消耗的高锰酸钾的物质的量为：n（KMnO₄）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，
KMnO₄反应后生成Mn²⁺，化合价降低7-2）=5价，CaO₂被氧化成氧气，化合价从-1升高到0价，至少升高：[0-（-1）]×2=2，根据化合价升降相等可得反应的关系式：2KMnO₄～5CaO₂，则每次称取0.4000g样品中含有的过氧化钙的物质的量为：n（CaO₂）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，
所以该样品中过氧化钙的纯度为：$\frac{72g/mol×0.005mol}{0.4000g}$×100%=90.00%，
故答案为：90.00%；
（7）A．烘烤时间不足，样品中含有杂质水分，导致样品中过氧化钙的纯度偏小，故A正确； 
B．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液，标准液被蒸馏水稀释，滴定时消耗的标准液体积偏大，计算出的过氧化钙的纯度偏大，故B错误；
C．滴定前尖嘴处有气泡，滴定后消失，导致消耗的标准液体积偏大，根据关系式计算出的过氧化钙的质量偏大，过氧化钙的纯度偏高，故C错误；
D．配制KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶标线，导致标准液浓度偏高，滴定过程中营养样品中过氧化钙的物质的量不变，则消耗的标准液体积偏小，测定的过氧化钙的纯度偏小，故D正确；
故答案为：AD．

点评 本题考查形式为物质制备流程图题目，涉及中和滴定中的误差分析、物质的检验及化学计算等问题，题目难度中等，做题时注意分析题中关键信息、明确实验基本操作方法，本题较为综合，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．