Question

1．过氧化钙是一种新型的多功能化工产品，常温下是白色或淡黄色粉末，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂．某实验小组在实验室用钙盐制取CaO₂•8H₂O沉淀（该反应是一个放热反应），有关装置如图1所示．

（1）仪器X的名称是分液漏斗，仪器Y的作用是防倒吸．
（2）A为实验室制取氨气的装置，则A中反应的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）制取CaO₂•8H₂O一般在0℃～5℃的低温下进行，其原因是低于0℃，液体易冻结，反应困难；温度较高，过氧化氢分解速率加快；制取CaO₂•8H₂O的有关反应的化学方程式为CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O．
（4）2.76gCaO₂•8H₂O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线，140℃时完全脱水，杂质受热不分解）如图2所示．
①试确定60℃时，CaO₂•xH₂O中x=2．
②该样品中CaO₂的质量分数约为26.09%．
（5）另一实验小组同学为分析本组所得样品纯度，进入了如下实验．
准确称取0.3000g产品于锥形瓶中，加入30mL蒸馏水和10mL2.000mol•L^-1H₂SO₄，用0.0200mol•L^-3KMnO₄标准溶液滴定至终点．重复上述操作两次，H₂O₂与KMnO₄反应的离子方程式为2MnO₄^-+H₂O₂5+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．
①到达滴定终点时可观察到的现象为当滴入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液由无色变浅红色，且30s不褪色．
②根据如表数据，计算产品中CaO₂•8H₂O的质量分数根据关系式5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3mol，
CaO₂•8H₂O的质量分数为：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%（写出计算过程）．

滴定次数	样品的质量/g	KMnO4溶液的体积/mL
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

Answer 1

分析 （1）根据X的构造写出其名称，结合实验原理判断Y的作用；
（2）实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氧气，据此书写出反应方程式；
（3）高温下H₂O₂分解，会影响实验结果；根据装置中的物质以及性质结合产物来书写方程式；
（4）①根据140℃时完全脱水，杂质受热不分解，结合样品总质量计算出结晶水的总质量、物质的量，从而得出样品中CaO₂•8H₂O物质的量，再根据60℃时固体的质量计算出失去结晶水的质量、物质的量，从而得出失去结晶水的数目，再计算出CaO₂•xH₂O中的x；
②根据①计算出的样品中CaO₂的物质的量及=nM计算出其质量，再计算出样品中CaO₂•8H₂O的纯度；
（5）①高锰酸钾未过量前，溶液是无色的，当溶液变成浅红色，且半分钟不褪色，滴定结束；
②三次消耗的高锰酸钾溶液的体积分别是：23.02mL、23.03mL、23.04mL，平均体积为23.03mL；再根据关系式5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄计算出过氧化钙晶体的物质的量，最后求出过氧化钙晶体的质量分数．

解答 解：（1）根据X的构造可知X为分液漏斗；X为长颈漏斗，在该装置中可以防倒吸，故答案为：分液漏斗；防倒吸；
（2）实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氧气，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；
（3）由于低于0℃，液体易冻结，反应困难，而温度较高，过氧化氢分解速率加快，所以制取CaO₂•8H₂O一般在0℃～5℃的低温下进行；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℃，液体易冻结，反应困难，温度较高，过氧化氢分解速率加快；CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O；
（4）①140℃时完全脱水，杂质受热不分解，则样品中CaO₂•8H₂O含有的结晶水的总质量为：2.76g-1.32g=1.44g，结晶水的物质的量为：$\frac{1.44g}{18g/mol}$=0.08mol，
60℃时固体的质量为1.68g，失去结晶水的质量为：2.76g-1.68g=1.08g，失去结晶水的物质的量为：$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，原样品中含有CaO₂•8H₂O的物质的量为：$\frac{0.08mol}{8}$=0.01mol，
所以60℃时失去结晶水的个数为：$\frac{0.06mol}{0.01mol}$=6，故60℃时CaO₂•xH₂O中x=8-6=2，
故答案为：2；   
②根据①可知CaO₂•8H₂O的物质的量为0.01mol，则CaO₂的物质的量也是0.01mol，其质量为：72g/mol×0.01mol=0.72g，样品中CaO₂的纯度为：$\frac{0.72g}{2.76g}$×100%≈26.09%，
故答案为：26.09%；
（5）①滴定终点观察到的现象为：当滴入最后一滴KMnO₄标准溶液后溶液由无色变浅红色，且30s不褪色；
故答案为：当滴入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液由无色变浅红色，且30s不褪色；
（4）、高锰酸钾溶液消耗的体积分别是：23.02mL、23.03mL、23.04mL，平均体积为：$\frac{23.02mL+23.03mL+23.04mL}{3}$=23.03mL，
根据关系式 5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200 mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3 mol，
CaO₂•8H₂O的质量分数为：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%，
故答案为：根据关系式 5（CaO₂•8H₂O）～5H₂O₂～2KMnO₄
n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.0200 mol•L^-1×23.03mL×10^-3L•mL^-1=1.151×10^-3 mol，
CaO₂•8H₂O的质量分数为：$\frac{1.151×1{0}^{-3}mol×216g/mol}{0.3000g}$×100%=82.91%．

点评 本题考查了性质实验方案的设计、中和滴定的计算等知识，题目难度较大，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力，明确实验目的及原理为解答关键，（4）为易错点，需要正确分析图象曲线变化的含义．