Question

1．过氧化钙（CaO₂）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面．下图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO₂）的流程．

请回答下列问题：
（1）用氨水调节pH至8～9的目的是除去Fe³⁺．
（2）若测得滤液C中c（CO₃^2-）=10^-3mol/L，则Ca²⁺是（填“是”或“否”）沉淀完全．（已知c（Ca²⁺）≤10^-5mol/L可视为沉淀完全；Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9）
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“=”）．
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀．用化学方程式和简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO₂沉淀的生成．

Answer 1

分析 大理石（主要杂质是氧化铁）与硝酸反应生成硝酸钙和硝酸铁，则滤液A的成分有硝酸钙和硝酸铁以及剩余的硝酸，当pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀，所以滤渣B是氢氧化铁，滤液B是硝酸钙，和碳酸铵之间可以发生复分解反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤，沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体，再失水成为无水氯化钙，双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸，
（1）pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀；
（2）依据溶度积常数计算此时钙离子难度减小分析判断；
（3）酸化后溶液中，铵根离子水解；
（4）双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸；氢氧化钠溶液加入和盐酸反应促进平衡正向进行生成过氧化钙．

解答 解：根据图示信息可知：滤液A的成分有硝酸钙和硝酸铁以及剩余的硝酸，当pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀，所以滤渣B是氢氧化铁，滤液B是硝酸钙，和碳酸铵之间可以发生复分解反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤，沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体，再失水成为无水氯化钙，双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸，
（1）用氨水调节pH至8-9，三价铁可易形成沉淀，从而分离出硝酸钙溶液，
故答案为：除去Fe³⁺；
（2）若测得滤液C中c（CO₃^2-）=10^-3　mol/L，Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9；Ksp=Ca²⁺+CO₃^2-=10^-3　mol/L×c（Ca²⁺）=4.96×10^-9 ，c（Ca²⁺）=4.96×10^-6 mol/L，已知c（Ca²⁺）≤10^-5mol/L可视为沉淀完全，所以此时钙离子沉淀完全；
故答案为：是；
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，铵根离子水解，则酸化后溶液中c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）；
故答案为：＜；
（4）双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸，即CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl，加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO₂沉淀的生成；
故答案为：CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl；加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO₂沉淀的生成．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确制备流程为解答关键，注意掌握难溶物溶解平衡及沉淀转化的应用方法，试题有利于提高学生的分析能力及化学实验能力．