题目内容
【题目】过氧化钙是一种新型的、环境友好的多功能无机化工产品,它是一种非常稳定的过氧化物,常温下干燥不分解,有较强的漂白、杀菌、消毒作用且对环境无污染。下面是某学习小组模拟用大理石(含少量FeO固体)和过氧化氢为原料来制备过氧化钙以及对其含量测定分析过程。
Ⅰ.碳酸钙的制备
1.步骤①加入试剂A的目的是__________。
2.操作②所需要的玻璃仪器_____________。
Ⅱ.过氧化钙制备
制备步骤
(1)将以上制得的碳酸钙置于烧杯中,逐滴加入6mol·L-1的盐酸,直至烧杯中剩余极少量的碳酸钙固体未溶,将溶液加热煮沸,趁热过滤除去未溶的碳酸钙。
(2)另外量取30mL6%的过氧化氢,加入到15ml浓氨水中,将制得的氯化钙溶液和过氧化氢-氨水混合液置于冰水中冷却,观察白色的过氧化钙晶体的生成。
(3)抽滤,用5mL无水乙醇洗涤2~3次,将晶体抽干。
(4)将抽干后的过氧化钙晶体放在表面皿上,于烘箱内在105℃下烘1h,最后取出冷却,称重。
问题讨论
3.步骤(1)中将溶液煮沸的作用是_________。
4.步骤(2)中反应的化学方程式为__________。
5.步骤(3)中将过滤得到的白色晶体,使用乙醇洗涤的目的是_______。
过氧化钙含量的测定
(1)实验步骤
按下面装置图将量气管与水准管用橡皮管连接,量气管上方的三通活塞,使量气管与大气相通,向水准管内注入水,并将水准管上下移动,以除去橡皮管内的空气。
①精确称取0.40g(精确到0.01g)无水过氧化钙加入试管中,转动试管使过氧化钙在试管内均匀铺成薄层。把试管连接到量气管上,塞紧橡皮塞。悬转活塞使量气管通向试管,调整水准管,记下量气管内液面的初读数。
②用小火缓缓加热试管,过氧化钙逐渐分解放出氧气,调整水准管,记下量气管内液面的终读数,并记录实验时的温度和大气压力。计算出产品中过氧化钙的百分含量。
(2)问题讨论
6.写出上述实验中 “调整水准管”的操作__________。
7.若测得氧气的体积为44.8mL(已经折算成标准状况下),则该研究小组制备的过氧化钙的纯度为____。
【答案】将Fe2+氧化为Fe3+ 玻璃棒、漏斗、烧杯 赶走溶液中的二氧化碳 CaCl2+H2O2+2NH3H2O=CaO2+2NH4Cl+2H2O 防止溶解损失,加快沉淀干燥速度或除去晶体表面吸附杂质 上下移动水准管,使两管内液面相平(或其它合理答案) 72%
【解析】
从题给的对碳酸钙的提纯流程来看,对大理石进行酸濅后,钙离子和亚铁离子进入了溶液。加入试剂A,并调pH,应是对铁元素的除杂设计。在制备过氧化钙的实验中,碳酸钙提供了钙元素,因后加了氨水,所以溶液中的二氧化碳要除去,以避免产品中生成碳酸钙杂质。
1.大理石中含有杂质氧化亚铁,酸浸后为二价铁离子,需要加入氧化剂将其氧化成三价铁离子便于调整pH去除,所以加入试剂A的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;
2.由后面的滤渣,滤液可知,操作②为过滤,所需要的玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯;
3.碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳可溶于水,煮沸可以赶走溶液中溶解的二氧化碳,防止后续过程产生CO32-与Ca2+形成碳酸钙;
4.反应物为氯化钙、过氧化氢、氨水,生成物为过氧化钙、氯化铵、水,化学方程式为:CaCl2+H2O2+2NH3H2O=CaO2+2NH4Cl+2H2O;
5.过氧化钙不溶于乙醇,使用乙醇洗涤可以减少溶解损失,并可以加快沉淀的干燥速度、除去晶体表面吸附杂质;
6.实验中 “调整水准管”的操作:上下移动水准管,调整气压差,使两管内液面相平;
7.氧气物质的量为:0.0448L÷22.4L/moL=0.002moL,根据过氧化钙加热分解化学方程式,得出过氧化钙的物质的量为0.004moL,所以纯度为0.004moL×72g/moL÷0.40g×100%=72%。