Question

实验室以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）为原料制取CaCl₂·H₂O和CaO₂的主要流程如下：

（1）加入试剂X，调节溶液pH为碱性环境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，滤渣的主要成分是___________。试剂X可以选择下列的________（填编号）。

A．CaO

B．CaCO3

C．NH3·H2O

D．Ba(OH)2

（2）操作II中进行蒸发浓缩时，除三角架、酒精灯外，还需要的仪器有__________。
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反应中，温度不宜太高的原因是_______________。
（4）用下列装置测定工业碳酸钙的质量分数

①检验装置B气密性良好的实验过程是__________________________。
②按A—B—C—D顺序连接，然后从A装置通入空气，目的是_______________。
③装置D的作用为______________________。
④实验时，准确称取10.00g工业碳酸钙3份，进行3次测定，测得BaCO₃沉淀的平均质量为17.73g，则样品中CaCO₃的质量分数为__________________。

Answer 1

（除去注明外，每空2分，共14分）（1）Fe(OH)₃和Al(OH)₃   AC （2）蒸发皿、玻璃棒（坩埚钳）
（3）防止温度过高H₂O₂分解
（4）①关闭分液漏斗的活塞，用止水夹夹住左边（或右边或不用）橡皮管处，将右边（或左边或两边）导气管插入水中，微热B装置，发现导气管有气泡产生，冷却后，导气管有一段液柱形成，注明气密性良好（合理即可）   ②排净装置中二氧化碳（1分）
③防止空气中CO₂与Ba(OH)₂溶液反应（1分）  ④90%

试题分析：（1）在碱性条件下，Al³⁺、Fe³⁺分别生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，所以滤渣的主要成分是Fe(OH)₃和Al(OH)₃；由于实验室以工业碳酸钙为原料制取CaCl₂·H₂O和CaO₂的，所以试剂X不能选用碳酸钙。又因为不能引入新的杂质，所以不能选择氢氧化钡，可以选择氧化钙。由于后续实验中加入碳酸铵，所以X还可以是氨水，即答案选AC。
（2）由于氯化钙易溶于水，所以要得到氯化钙晶体，应该是蒸发浓缩冷却结晶，所以操作II中进行蒸发浓缩时，除三角架、酒精灯外，还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒（坩埚钳）。
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反应中，需要双氧水参加。由于双氧水易分解，所以温度不宜太高的原因是）防止温度过高H₂O₂分解。
（4）①由于B装置中含有分液漏斗，所以要检验其气密性，正确的操作应该是关闭分液漏斗的活塞，用止水夹夹住左边（或右边或不用）橡皮管处，将右边（或左边或两边）导气管插入水中，微热B装置，发现导气管有气泡产生，冷却后，导气管有一段液柱形成，注明气密性良好。
②实验原理是利用盐酸和碳酸钙反应生成CO₂，CO₂被氢氧化钡吸收生成碳酸钡沉淀，然后通过称量C装置的即可。由于在反应中装置中会残留CO₂，所以通入空气的目的是排净装置中二氧化碳。
③由于空气中含有CO₂，因此D装置中碱石灰的作用是防止空气中CO₂与Ba(OH)₂溶液反应。
④根据碳原子守恒可知，CaCO₃的质量是×100g/mol＝9.00g，所以样品中CaCO₃的质量分数为×100%＝90%。