Question

4．CaO₂•8H₂O呈白色，微溶于水，加热至350℃左右开始分解放出氧气，425℃分解完全．过氧化钙可以用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供氧等．实验室先用大理石（含MgCO₃、FeCO₃等杂质）制取纯净的碳酸钙，然后再用纯的碳酸钙制取过氧化钙．实验流程如图1（已知：Ca（OH）₂+H₂O₂+6H₂O→CaO₂•8H₂O△H＜0）：

（1）写出CaO₂的电子式：．
（2）图示步骤②，加入浓氨水至弱碱性的目的是：使其中Mg²⁺、Fe³⁺等杂质离子形成沉淀除去．
（3）步骤③发生反应的化学方程式为：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl．
（4）步骤③用冰水冷却的可能原因是：防止其分解，提高利用率，同时温度低能降低物质的溶解度，提高产率．
（5）用图2的量气法可测定样品中CaO₂的质量分数：先检查装置的气密性，然后在量气管中注入一定量的水，在仪器4的试管中注入9.0g样品，连接好装置；充分加仪器4所示的小试管．若在标准状况下收集到840mL气体，则CaO₂纯度为：60%．

Answer 1

分析 大理石（含MgCO₃、FeCO₃等杂质）制取纯净的碳酸钙，然后再用纯的碳酸钙制取过氧化钙的原理：大理石（含MgCO₃、FeCO₃等杂质）都可以和硝酸之间发生反应得到硝酸钙、硝酸镁以及硝酸铁的混合物用，FeCO₃与硝酸反应是氧化还原反应，向混合液中加入氨水，可以形成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，过滤，得到的滤液是硝酸钙溶液（含铵根离子），向其中加入碳酸铵，发生复分解反应，可以得到碳酸钙沉淀，沉淀用盐酸溶解，得到氯化钙的水溶液，加入双氧水、氨气，冰水冷却，可以得到CaO₂•8H₂O，低温下烘干，可以得到CaO₂，进一步加热可以得到氧化钙和氧气，
（1）CaO₂是过氧根离子和钙离子通过离子键形成的离子化合物，据此书写电子式；
（2）硝酸镁、硝酸铁可以喝氨水发生复分解反应，形成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀；
（3）根据流程图知道：氯化钙的水溶液，加入双氧水、氨气，冰水冷却，可以得到CaO₂•8H₂O；
（4）根据高温下双氧水以及CaO₂•8H₂O的性质来回答；
（5）加热发生反应：2CaO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+O₂↑，根据氧气体积计算样品中CaO₂的质量，进而计算CaO₂的纯度．

解答 解：大理石（含MgCO₃、FeCO₃等杂质）制取纯净的碳酸钙，然后再用纯的碳酸钙制取过氧化钙的原理：大理石（含MgCO₃、FeCO₃等杂质）都可以和硝酸之间发生反应得到硝酸钙、硝酸镁以及硝酸铁的混合物用，FeCO₃与硝酸反应是氧化还原反应，向混合液中加入氨水，可以形成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，过滤，得到的滤液是硝酸钙溶液（含铵根离子），向其中加入碳酸铵，发生复分解反应，可以得到碳酸钙沉淀，沉淀用盐酸溶解，得到氯化钙的水溶液，加入双氧水、氨气，冰水冷却，可以得到CaO₂•8H₂O，低温下烘干，可以得到CaO₂，进一步加热可以得到氧化钙和氧气，
（1）CaO₂是过氧根离子和钙离子通过离子键形成的离子化合物，电子式为：，故答案为：；
（2）硝酸钙、硝酸镁以及硝酸铁的混合物中加入氨水，可以形成氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，
故答案为：使其中Mg²⁺、Fe³⁺等杂质离子形成沉淀除去；
（3）氯化钙的水溶液，加入双氧水、氨气，冰水冷却，可以得到CaO₂•8H₂O，该反应的反应物为CaCl₂、H₂O₂、NH₃，故方程式为CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl，
故答案为：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；
（4）因为H₂O₂受热易分解，故采用冰水冷却的方式防止其分解，提高利用率，同时温度低能降低物质的溶解度，提高产率，
故答案为：防止其分解，提高利用率，同时温度低能降低物质的溶解度，提高产率；
（5）加热发生反应：2CaO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO+O₂↑，生成氧气为$\frac{0.84L}{22.4L/mol}$=0.0375mol，故样品中CaO₂的质量为0.0375mol×2×72g/mol=5.4g，则CaO₂的纯度为$\frac{5.4g}{9.0g}$×100%=60%，
故答案为：60%．

点评 本题考查了制备实验方案的设计，该题是高考中的常见考点和题型，属于中等难度试题的考查，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力，提高学生的学科素养．