Question

过氧化钙在常温下是无色或淡黄色粉末，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．某实验小组用如图1在实验室用钙盐制取CaO₂?8H₂O（该反应为放热反应）．

（1）仪器B的作用是

 

．
（2）A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生的化学方程式

 

．
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0～5℃的低温下进行，原因是

 

；写出生成CaO₂?8H₂O的化学方程式

 

．
（4）将过滤得到的CaO₂?8H₂O经水洗．醇洗后，加热至130℃时逐渐变为无水CaO₂．该实验小组欲通过测量气体的体积来探究过氧化钙与SO₂反应的特点．装置如图2：
【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】
该实验设计有一处明显错误，请指出：①

 

．试剂A可以选用②

 

，试剂B的作用是③

 

．
【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），用上述有关测量数据判断，SO₂未被氧化．部分被氧化．完全被氧化的V-m₁关系式．
未被氧化：④

 

，部分被氧化：⑤

 

，完全被氧化：⑥

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）由于氨气在溶液中的溶解度比较大，且仪器B的上部能容纳较多的液体，因此其作用是防倒吸；
（2）实验室制备氨气是利用固体氯化铵和氢氧化钙接加热反应生成；
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，结合题意和C装置中的反应物以及原子守恒可得CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂?8H₂O↓+2NH₄Cl．
（4）①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；
②考虑到随二氧化硫带出的水分也能与过氧化物反应产生氧气，对实验结论产生一定的干扰，故应用浓硫酸干燥二氧化硫；
③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．
④若SO₂未被氧化，则其反应原理2CaO₂+2SO₂═2CaSO₄+O₂；
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成部分氧气；
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反应过程中无氧气生成；

解答： 解：（1）根据B的特点构造可以知道B是长颈漏斗，该装置可以防倒吸，故答案为：防倒吸；
（2）实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气，方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
，故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0℃～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，低温有利于反应正向进行，根据装置C中的物质得出制取的原理方程式为：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂?8H₂O，
故答案为：低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，温度低有利于提高产率；CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂?8H₂O；
（4）①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”；
②过氧化钙（CaO₂）和水反应，装置A中试剂需要收水蒸气，所以试剂A为浓硫酸，用于干燥气体除去水蒸气；
故答案为：浓硫酸；
③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，
故答案为：吸收未反应的SO₂；
反应后的固体可能为Na₂SO₃或Na₂SO₄或二者的混合物，所以提出的假设有三种：
假设1：反应后固体只有Na₂SO₃，证明SO₂未被氧化；
假设2：反应后固体中只有Na₂SO₄，证明SO₂完全被氧化；
假设3：反应后固体为Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，证明SO₂部分被氧化；
如果二氧化硫完全被氧化，则反应产物为硫酸钙，二氧化硫全部被氧化，反应的化学方程式为：CaO₂+SO₂=CaSO₄，
④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
               

V

22.4

mol  m₁g
1mol×m₁g=96g×

V

22.4

mol，
解得：V=

7m1

30

，
故答案为：

7m1

30

；
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成的氧气体积范围为：0＜V＜

7m1

30

，
故答案为：0＜V＜

7m1

30

；
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反应过程中无氧气生成，V=0，
故答案为：0；

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．