Question

4．溴化钙用于石油钻井，也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等．实验室模拟工业制备CaBr₂•2H₂O的主要流程如图（a）所示：

回答下列问题：
（1）已知溴易挥发，Br₂的沸点为59℃．
①过程Ⅰ中用SO₂吸收溴蒸气，其目的是富集溴元素．
②在过程Ⅰ中蒸馏操作控制的关键条件是控制温度计的温度，并收集59℃的馏分．
（2）过程Ⅱ中控制反应不过于剧烈的操作或措施是分批、缓慢加入液溴或不断搅拌加快热量的散失或将反应置于冷水浴中．
（3）操作I到的玻璃仪器有酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶，冷凝管、牛角管、锥形瓶，试剂M为Ca（OH）₂（填化学式）．
（4）为了获得干燥的CaBr₂•2H₂O，结合溴化钙的溶解度曲线，操作Ⅱ中包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（5）在50～70℃时，用尿素[CO（NH₂）₂]、Br₂、Ca（OH）₂制备溴化钙，此反应中还会生成两种无色无味的气体，写出该反应的化学方程式：CO（NH₂）₂+3Ca（OH）₂ +3Br₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CaBr₂+N₂↑+7H₂O；．
（6）制得的CaBr₂•2H₂O可以通过以下方法测定纯度：称取10.00g样品溶于水，滴入足量Na₂CO₃溶液，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、烘干、冷却，称量，得到3.89g固体．则CaBr₂•2H₂O的质量分数为91.80%．

Answer 1

分析 浓缩海水通过氧化得到溴单质，用热空气吹出再用二氧化硫吸收生成溴化氢，富集溴元素，通入氯气氧化溴化氢为溴单质，蒸馏得到液溴，溶液中加入过量铁粉生成溴化亚铁，贝壳煅烧得到氧化钙，溶于水得到氢氧化钙，氢氧化钙和溴化亚铁反应生成溴化钙和氢氧化亚铁，过滤得到滤液为溴化钙，加入HBr加热蒸发浓缩冷却结晶得到CaBr₂•2H₂O，
（1）①用热空气吹出再用二氧化硫吸收生成溴化氢，富集溴元素，通入氯气氧化溴化氢为溴单质；
②由于题干中给出信息Br₂的沸点是59℃，提纯溴必须收集59℃时的馏分，所以控制温度得到馏分是关键；
（2）根据影响反应速率的影响可知，反应物质加入的快慢、反应温度的高低都对反应速率有影响；
（3）蒸馏操作需要铁架台、酒精灯、石棉网、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶等仪器；加入的氢氧化钙过量，加溴化氢除去；
（4）溶液中得晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；
（5）在50～70℃时，用尿素[CO（NH₂）₂]、Br₂、Ca（OH）₂反应生成溴化钙、氮气、二氧化碳和水；
（6）根据CaBr₂•2H₂O～Na₂CO₃～CaCO₃，由碳酸钙的质量求出CaBr₂•2H₂O，再求出质量分数．

解答 解：（1）①用热空气吹出再用二氧化硫吸收生成溴化氢，富集溴元素，通入氯气氧化溴化氢为溴单质；
故答案为：富集溴元素；
②实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：控制温度计的温度，并收集59℃的馏分，温度过高或过低都不利于溴的收集；
故答案为：控制温度计的温度，并收集59℃的馏分；
（2）由影响反应速率的影响可知，反应物质加入的快慢、反应温度的高低都对反应速率有影响，所以控制反应不过于剧烈的操作或措施是分批、缓慢加入液溴或不断搅拌加快热量的散失或将反应置于冷水浴中，
故答案为：分批、缓慢加入液溴或不断搅拌加快热量的散失或将反应置于冷水浴中；
（3）蒸馏操作需要铁架台、酒精灯、石棉网、温度计、蒸馏烧瓶，冷凝管、牛角管、锥形瓶等仪器，则玻璃仪器有：酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶，冷凝管、牛角管、锥形瓶；向滤液中加溴化氢除去多余的氢氧化钙，避免引入杂质离子；
故答案为：酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶，冷凝管、牛角管、锥形瓶；Ca（OH）₂；
（4）为了获得干燥的CaBr₂•2H₂O，操作Ⅱ中包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
故答案为：洗涤；干燥；
（5）在50～70℃时，用尿素[CO（NH₂）₂]、Br₂、Ca（OH）₂反应生成溴化钙、氮气、二氧化碳和水，其反应的化学方程式为：CO（NH₂）₂+3Ca（OH）₂ +3Br₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CaBr₂+N₂↑+7H₂O；
故答案为：CO（NH₂）₂+3Ca（OH）₂ +3Br₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CaBr₂+N₂↑+7H₂O；
（6）称取10.00g样品溶于水，滴入足量Na₂CO₃溶液，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、烘干、冷却，称量，得到3.89g固体，则生成的固体为碳酸钙，
设样品中CaBr₂•2H₂O的质量为xg，
CaBr₂•2H₂O～Na₂CO₃～CaCO₃，
236                              100
xg                               3.89g
则x=$\frac{236×3.89g}{100}$=9.18g，
则CaBr₂•2H₂O的质量分数为$\frac{9.18g}{10.00g}$×100%=91.80%，
故答案为：91.80%．

点评 本题考查了溴化钙晶体的制备实验方案设计，题目涉及化学实验基本操作、除杂质、离子方程式的书写、含量的计算等，题目难度中等，是对学生综合能力的考查，需要学生基本扎实的基础与分析问题、解决问题的能力．