Question

【题目】过氧化钙（CaO2）是一种对环境友好的多功能无机化合物，某实验小组在实验室用两种方法制取CaO2。

【查阅资料】

从溶液中制得的过氧化钙含有结晶水，其结晶水合物化学式为CaO2·8H2O，在140～200℃脱水干燥，即得过氧化钙成品。加热至350℃左右，过氧化钙迅速分解，生成氧化钙，并放出氧气。过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气。

【进行实验】

甲组：由鸡蛋壳（含碳酸钙高达90%）为原料最终反应制得，其制备流程如图所示，其中鸡蛋壳的预处理主要是除去碳酸钙以外的大部分杂质。

（1）气体X是__________，两次加水发生的都是化合反应，写出相关反应方程式__________，______ CaO2·8H2O，实际获得的产品不纯，主要含有的固体杂质是____________。

乙组：由氨气、双氧水、氯化钙为原料，制得CaO2·8H2O沉淀，同时产生副产品氯化氢，反应装置如图2所示。

（2）装置A加热的是熟石灰和硫酸铵，写出该反应的化学方程式_____________________。

（3）制取CaO2·8H2O的化学方程式：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2OCaO2·8H2O+2Y。则Y的化学式________，该反应一般在0～5℃的低温下进行，温度不能过高的原因是_______________。

【定性测定】

（4）产品性质测定：甲组取产品充分加热，可用_________ 检验产生的气体。乙组取产品加水，滴入无色酚酞溶液，酚酞变红，说明产品加水后生成碱性物质。若需得到同样的结论，甲组______（填“能”或“不能”）采用与乙组相同的方法。

【定量测定】

（5）2.76g CaO2·8H2O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3所示。

① 试确定CaO2·8H2O样品中结晶水的质量=______g。

② 该样品中CaO2·8H2O的质量分数。（写出计算过程）_________

【交流讨论】

（6）对于上述两种制取CaO2·8H2O的方法有关评价合理的是_________（填序号）。

A．理论上甲组反应的原子利用率达100%，符合绿色化学理念

B．在原料充分转化的前提下，甲组的CaO2·8H2O沉淀过滤后不用洗涤，操作简便

C．乙组产生的副产品氯化氢可能会影响CaO2的产率

Answer 1

【答案】 CO2 CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2+H2O2+6H2O= CaO2·8H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O NH4Cl 防止NH3·H2O挥发，提高原料利用率 带火星的木条 不能 1.44g 78.3% ABC

【解析】（1）根据碳酸钙在高温的条件下分解生成氧化钙和二氧化碳解答；根据两次加水发生的都是化合反应，其一是氧化钙和水反应生成氢氧化钙，其二是氧化钙和过氧化氢以及水反应生成 CaO2·8H2O解答；根据过程中氧化钙遇到了水生成氢氧化钙解答；（2）根据熟石灰和硫酸铵在加热的条件下生成硫酸钙和氨气以及水解答；（3）根据质量守恒定律分析解答；根据过程中加入了氨水，氨水是氨气溶解于水形成的溶液，所以温度升高会导致气体溶解度降低而挥发出来解答；（4）根据信息提示为“加热至350℃左右，过氧化钙迅速分解，生成氧化钙，并放出氧气”解答；根据信息提示“过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气”，生成物为碱性的氢氧化钙，所以滴入无色酚酞溶液，酚酞变红。由于甲组加热后生成了氧化钙，而氧化钙遇到无色酚酞溶液，能和水反应得到碱性的氢氧化钙，使酚酞变红解答；（5）根据反应的化学方程式计算解答；（6）根据题中信息解答。（1）由于气体X是高温煅烧碳酸钙得到，所以气体X是 二氧化碳，两次加水发生的都是化合反应，其一是氧化钙和水反应生成氢氧化钙，其二是氧化钙和过氧化氢以及水反应生成CaO2.8H2O，对应的化学方程式依次为CaO+H2O═Ca（OH）2，CaO+H2O2+7H2O═CaO2·8H2O；由于过程中氧化钙遇到了水生成氢氧化钙，所以CaO2·8H2O实际获得的产品不纯，主要含有的固体杂质是 Ca（OH）2；（2）装置A加热的是熟石灰和硫酸铵，生成硫酸钙和氨气以及水，对应的化学方程式 Ca（OH）2+（NH4）2SO4CaSO4+2NH3↑+2H2O；（3）制取CaO2·8H2O的化学方程式为CaCl2 + H2O2+ 2NH3·H2O+ 6H2O=CaO2·8H2O + 2Y。根据质量守恒定律可得，Y的化学式 NH4Cl；该反应一般在0～5℃的低温下进行，由于过程中加入了氨水，氨水是氨气溶解于水形成的溶液，所以温度升高会导致气体溶解度降低而挥发出来，所以温度不能过高的原因是防止NH3·H2O挥发，提高原料利用率；（4）产品性质测定：甲组取产品充分加热，由于信息提示为“加热至350℃左右，过氧化钙迅速分解，生成氧化钙，并放出氧气”，而检验氧气一般使用带火星的木条，所以可用带火星的木条检验产生的气体。乙组取产品加水，根据信息提示“过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气”，生成物为碱性的氢氧化钙，所以滴入无色酚酞溶液，酚酞变红。由于甲组加热后生成了氧化钙，而氧化钙遇到无色酚酞溶液，能和水反应得到碱性的氢氧化钙，使酚酞变红，所以若需得到同样的结论，甲组能采用与乙组相同的方法；（5）由图可以看出失去的结晶水的质量为2.76g-1.32g=1.44g；
设样品中CaO28H2O的质量为x
CaO28H2OCaO2+8H2O
216 144
x 1.44g

x=2.16g
样品中CaO28H2O的质量分数为×100%≈78.3%
答：①CaO28H2O样品中结晶水的质量=1.44g；②该样品中CaO28H2O的质量分数 78.3%；（6）A、由于甲组实验中生成二氧化碳气体，之后的反应中没有二氧化碳的参与，所以甲组反应的原子利用率不是100%，错误；B、在原料充分转化的前提下，由于甲组中生成了氢氧化钙等杂质，所以甲组的CaO28H2O沉淀过滤后需要洗涤，错误；C、乙组产生的副产品氯化氢由于会和产品反应，所以可能会影响CaO2的产率，正确。故选C。