Question

【題目】過氧化鈣(CaO2)是一種白色晶體，能潮解，難溶于水，可與水緩慢反應(yīng)，不溶于乙醇，易與酸反應(yīng)，常用作殺菌劑、防腐劑等。根據(jù)題意，回答相關(guān)問題。

I．CaO2晶體的制備：

CaO2晶體通�？衫�用CaCl2在堿性條件下與H2O2反應(yīng)制得。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制備CaO2的實(shí)驗(yàn)方案和裝置示意圖如下：

（1）三頸燒瓶中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

（2）冷水浴的目的是____；步驟③中洗滌CaO2·8H2O的實(shí)驗(yàn)操作方法是______

Ⅱ．CaO2含量的測(cè)定：

測(cè)定CaO2樣品純度的方法是：稱取0.200g樣品于錐形瓶中，加入50mL水和15mL2mol·L-lHCl，振蕩使樣品溶解生成過氧化氫，再加入幾滴MnCl2稀溶液，立即用0.0200mol·L-lKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)，消耗25.00mL標(biāo)準(zhǔn)液。

（3）上述過程中使用稀鹽酸而不使用稀硫酸溶解樣品的原因是___ ；滴定前加入MnCl2稀溶液的作用可能是____。

（4）滴定過程中的離子方程式為_______，樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______ 。

（5）實(shí)驗(yàn)I制得的晶體樣品中CaO2含量偏低的可能原因是：①____；② ____。

Answer 1

【答案】CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl 該反應(yīng)放熱，防止溫度升高導(dǎo)致H2O2分解和氨水中氨氣揮發(fā) 向過濾器中注入乙醇至浸沒沉淀，待乙醇流盡后，重復(fù)操作2～3次 生成的硫酸鈣為微溶物，覆蓋在樣品表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行 催化作用 45.0% 部分CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)生成Ca(OH)2 部分CaO2與水反應(yīng)生成Ca(OH)2或烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全

【解析】

I．（1）該裝置發(fā)生的反應(yīng)類似于復(fù)分解反應(yīng)，根據(jù)原子守恒配平；

（2）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H2O2和氨水的穩(wěn)定性都較差，因此需要用冷水浴控制反應(yīng)溫度；結(jié)合沉淀的性質(zhì)選擇洗滌劑，然后根據(jù)沉淀的洗滌標(biāo)準(zhǔn)操作解答；

II．（3）硫酸鈣為微溶物，可能會(huì)對(duì)反應(yīng)有影響；類比雙氧水的分解進(jìn)行分析；

（4）滴定過程中雙氧水與酸性高錳酸鉀反應(yīng)生成氧氣、氯化錳、水，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平；根據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀的物質(zhì)的量并結(jié)合守恒關(guān)系計(jì)算；

（5）CaO2與水緩慢反應(yīng)，CaO2與濃氨水反應(yīng)，烘烤過程中水分未完全失去等導(dǎo)致反應(yīng)物有損失或生成物中雜質(zhì)含量高均會(huì)導(dǎo)致CaO2含量偏低。

I．（1）由題可知，三頸燒瓶中發(fā)生CaCl2在堿性條件下與H2O2生成CaO2·8H2O的反應(yīng)，根據(jù)原子守恒可知，該反應(yīng)化學(xué)方程式為：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl；

（2）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H2O2和氨水的穩(wěn)定性都較差，溫度過高會(huì)導(dǎo)致其分解，影響產(chǎn)量和化學(xué)反應(yīng)速率；因過氧化鈣可與水緩慢反應(yīng)，不溶于乙醇，因此可選用乙醇進(jìn)行洗滌，實(shí)驗(yàn)室洗滌沉淀的操作為：向過濾器中注入乙醇至浸沒沉淀，待乙醇流盡后，重復(fù)操作2～3次；

II．（3）若選用硫酸，則CaO2與稀硫酸反應(yīng)生成微溶物CaSO4會(huì)覆蓋在樣品表面，使反應(yīng)難以持續(xù)進(jìn)行；MnCl2對(duì)該反應(yīng)具有催化作用，可加快化學(xué)反應(yīng)速率；

（4）滴定過程中酸性高錳酸鉀與雙氧水反應(yīng)，Mn元素化合價(jià)從+7價(jià)降低至+2價(jià)，H2O2中O元素從-1價(jià)升高至0價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平該離子方程式為：；滴定過程中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量n=25×10-3L×0.02mol/L=5×10-4mol，根據(jù)守恒關(guān)系可知： n(H2O2)=n(CaO2)=2.5n(KMnO4)=1.25×10-3mol，樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（5）CaCl2溶液與濃氨水反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)物未完全轉(zhuǎn)化，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致最終固體中含有部分Ca(OH)2雜質(zhì)，會(huì)使CaO2含量偏低；CaO2與水能反應(yīng)生成微溶物Ca(OH)2，會(huì)導(dǎo)致生成的CaO2含量偏低；烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全導(dǎo)致固體質(zhì)量偏大，最終導(dǎo)致計(jì)算CaO2含量偏低。