Question

11．过氧化钙（CaO₂）是一种白色结晶性粉末，极微溶于水，不溶于醇类、乙醚等．加热至350°C左右开始分解放出氧气，与水缓慢反应中生成H₂O₂，易与酸反应生成H₂O₂．过氧化钙可用于改善水质，处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供养等，是一种重要化工原料．
Ⅰ．CaO₂的制备．
原理：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃•H₂O+6H₂O=CaO₂•8H₂O↓+2NH₄Cl
实验步骤：

反应装置如图所示：
请回答下面的问题：
（1）a仪器的名称球型冷凝管
（2）加入氨水的作用中和反应生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右进行
（3）沉淀反应时用冰水浴控制温度在0°C左右，其可能的原因是减少双氧水受热分解；降低产物溶解度便于析出（或该反应放热）（写出两种）
（4）过滤后洗涤沉淀的试剂最好用B  A．热水  B．冷水   C．乙醇  D．乙醚
Ⅱ．CaO₂纯度的测定：将一定量的CaO₂溶于稀硫酸，用标准KMnO₄溶液滴定生成的H₂O₂（KMnO₄反应后生成Mn²⁺），计算确定CaO₂的含量．
（5）现每次称取0.4000g样品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，所得的数据如下表所示，则样品的纯度90.00

实验序号	①	②	③	④
消耗 KMnO4体积/mL	19.98	20.02	20.20	20.00

（6）测得CaO₂样品的纯度偏低，其原因可能是AB
A．烘烤时间不足
B．配制KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶刻度线
C．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液
D．滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失．

Answer 1

分析 CaO₂是一种重要化工原料，是一种白色结晶性粉末，极微溶于水，不溶于醇类、乙醚等，加热至350°C左右开始分解放出氧气，与水缓慢反应中生成H₂O₂，易与酸反应生成H₂O₂，本题是工业制备CaO₂的流程探究与评价，涉及实验操作中冷凝管的识别，加氨水中和酸，促进平衡的移动，降温防过氧化氢的分解等，还考查了利用滴定原理分析样品的纯度及误差分析，据此可作答；
（Ⅰ）（1）根据装置中a的构造可知a为球型冷凝管；
（2）根据可逆反应CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl中氯化氢对化学平衡的影响角度分析；
（3）从双氧水的稳定性、该反应的反应热、温度对过氧化钙的溶解度的影响等方面分析；
（4）过氧化钙极微溶于水，反应后产物中杂质不溶于乙醇、乙醚，且在冷水中过氧化钙溶解度小，据此进行解答；
（Ⅱ）（5）先判断滴定数据的有效性，然后计算出消耗高锰酸钾溶液的平均体积，再根据n=cV计算出高锰酸钾的物质的量，然后根据电子守恒计算出每次消耗的过氧化钙的物质的量，根据m=nM计算出样品中过氧化钙的质量，最后计算出过氧化钙的纯度；
（6）A．烘烤时间不足，样品中含有杂质水分，导致纯度降低；     
B．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液，导致标准液被稀释，滴定过程中消耗的标准液体积偏大；
C．滴定前尖嘴处有气泡，滴定后消失，导致消耗的标准液体积偏大；
D．配制KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶标线，配制的标准液浓度偏高，滴定过程中消耗的标准液体积偏小，测定结果偏低

解答 解：（Ⅰ）（1）图2中仪器a为球型冷凝管，起到冷凝作用，故答案为：球型冷凝管；
（2）氯化钙与双氧水的反应方程式为：CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl，加入氨水可以与氯化氢发生中和反应，使该可逆反应向着生成过氧化钙的方向移动，提高的过氧化钙的产率，故答案为：中和反应生成的HCl，使CaCl₂+H₂O₂?CaO₂+2HCl向右进行；
（3）由于温度较高时双氧水容易分解，会导致过氧化钙产率下降，且温度降低时过氧化钙的溶解度减小，有利于过氧化钙的析出，所以沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右，
故答案为：减少双氧水受热分解；降低产物溶解度便于析出（或该反应放热）；
（4）A．热水：过氧化钙在热水中溶解度较大，降低了过氧化钙的产率，故A错误；
B．冷水：过氧化钙极微溶于水，且杂质都易溶于水，可用冷水洗涤过氧化钙，故B正确；
C．乙醇：过氧化钙不溶于乙醇，但是杂质不溶于乙醇，且提高了成本，故C错误；
D．乙醚：过氧化钙不溶于乙醚，但杂质也不溶于乙醚，且乙醚成本较高，故D错误；
故答案为：B；
（Ⅱ）、（5）根据表中消耗高锰酸钾溶液的体积数据可知，第三次数据与其它三组误差较大，应该舍弃；则滴定中消耗酸性高锰酸钾的平均体积为$\frac{19.98+20.02+20.00}{3}$mL=20.00mL，每次滴定消耗的高锰酸钾的物质的量为：n（KMnO₄）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，
KMnO₄反应后生成Mn²⁺，化合价降低7-2）=5价，CaO₂被氧化成氧气，化合价从-1升高到0价，至少升高：[0-（-1）]×2=2，根据化合价升降相等可得反应的关系式：2KMnO₄～5CaO₂，则每次称取0.4000g样品中含有的过氧化钙的物质的量为：n（CaO₂）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，
所以该样品中过氧化钙的纯度为$\frac{0.005mol×72g/mol}{0.400g}$×100%=90.00%，
故答案为：90.00%；
（6）A．烘烤时间不足，样品中含有杂质水分，导致样品中过氧化钙的纯度偏小，故A正确； 
B．配制KMnO₄标准溶液定容时俯视容量瓶标线，导致标准液浓度偏高，滴定过程中营养样品中过氧化钙的物质的量不变，则消耗的标准液体积偏小，测定的过氧化钙的纯度偏小，故B正确；
C．在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液，不影响标准液的浓度，测定结果无影响，故C错误；
D．滴定前尖嘴处有气泡，滴定后消失，导致消耗的标准液体积偏大，根据关系式计算出的过氧化钙的质量偏大，过氧化钙的纯度偏高，故D错误；
故答案为：AB．

点评 本题考查形式为物质制备流程图题目，涉及中和滴定中的误差分析、物质的检验及化学计算等问题，题目难度较大，做题时注意分析题中关键信息、明确实验基本操作方法，本题较为综合，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．