Question

17．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．实验室可用工业碳酸钙（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，其主要流程如下：

已知：CaO₂•8H₂O呈白色微溶于水．
（1）写出反应①中氧化还原反应的离子方程式：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O．
（2）向反应①后的溶液中加浓氨水的目的是：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全．
（3）反应②常用冰水控制温度在0℃左右，其可能原因是（写出两种）：
①防止H₂O₂分解，提高其利用率；②降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高产率．
（4）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤是
第一步：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2mol/L的H₂SO₄溶液，充分反应．
第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液．
第三步：逐滴滴入浓度为c mol•L^-1的Na₂S₂O₃标准溶液至反应终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL．已知：I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$．
①滴定终点的现象为当滴入最后一滴标准溶液时溶液由蓝色变为无色（或溶液褪色），且半分钟不变色，产品中CaO₂的质量分数为$\frac{0.36cV}{a}$
②某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能偏高（填“不受影响”“偏低”或“偏高”），原因是在酸性条件下空气中的O₂也可以把KI氧化为I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，从而使测得的CaO₂的质量分数偏高．

Answer 1

分析 碳酸钙、碳酸镁与稀硝酸反应生成硝硝酸钙、硝酸镁与二氧化碳，碳酸亚铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、二氧化碳、NO，溶液中加入浓氨水，镁离子、铁离子转化为氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，过滤除去，滤液中加入碳酸铵将硝酸钙转化为碳酸钙，过滤分离得到碳酸钙，再与盐酸反应生成氯化钙，在加入过氧化氢、氨气得到反应得到CaO₂，溶液冷却结晶得到CaO₂•8H₂O，副产品中含有氯化铵，
（1）反应①中只有FeCO₃与硝酸反应是氧化还原反应生成硝酸铁、一氧化氮、二氧化碳和水；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全生成氢氧化镁沉淀、氢氧化铁沉淀；
（3）H₂O₂受热易分解，采用冰水控制温度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同时温度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高产率；
（4）①根据滴定结束前溶液为蓝色，滴定结束是溶液由蓝色变成无色分析；根据电子守恒及化学反应方程式找出过氧化钙与硫代硫酸钠反应的关系式，再根据题中数据计算出样品中过氧化钙的质量分数；
②根据空气中的氧气能够氧化碘离子，使碘单质的量增加，消耗的硫代硫酸钠增加分析．

解答 解：碳酸钙、碳酸镁与稀硝酸反应生成硝硝酸钙、硝酸镁与二氧化碳，碳酸亚铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、二氧化碳、NO，溶液中加入浓氨水，镁离子、铁离子转化为氢氧化镁、氢氧化铁沉淀，过滤除去，滤液中加入碳酸铵将硝酸钙转化为碳酸钙，过滤分离得到碳酸钙，再与盐酸反应生成氯化钙，在加入过氧化氢、氨气得到反应得到CaO₂，溶液冷却结晶得到CaO₂•8H₂O，副产品中含有氯化铵，
（1）反应①中只有FeCO₃与硝酸反应是氧化还原反应生成硝酸铁、一氧化氮、二氧化碳和水，反应方程式为：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O，
故答案为：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；
（2）加入氨水使Mg²⁺、Fe³⁺沉淀完全，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Mg²⁺和Fe³⁺沉淀完全；
（3）H₂O₂受热易分解，采用冰水控制温度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同时温度低能降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高产率，
故答案为：防止H₂O₂分解，提高其利用率；降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高产率；
（4）①在滴定结束之前，溶液的淀粉与碘单质显示蓝色，当碘单质反应完全后，溶液变成无色，所以达到终点现象为：当滴入最后一滴标准溶液时溶液由蓝色变为无色（或溶液褪色），且半分钟不变色，
过氧化钙氧化碘化钾生成的碘单质，用硫代硫酸钠滴定时，消耗的硫代硫酸钠的物质的量为：cmol•L^-1×V×10^-3L=cV×10^-3mol，根据氧化还原反应中电子守恒及题中反应方程式可得关系式：CaO₂～I₂～2S₂O₃^2-，过氧化钙的物质的量为：n（CaO₂）=$\frac{1}{2}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×cV×10^-3mol，样品中CaO₂的质量分数为：$\frac{\frac{1}{2}×cV×10{\;}^{-3}mol×72g/mol}{ag}$×100%=$\frac{0.36cV}{a}$，
故答案为：当滴入最后一滴标准溶液时溶液由蓝色变为无色（或溶液褪色），且半分钟不变色；$\frac{0.36cV}{a}$；
②某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能偏高，因为在酸性条件下空气中的O₂也可以把KI氧化为I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，从而使测得的CaO₂的质量分数偏高；
故答案为：偏高；在酸性条件下空气中的O₂也可以把KI氧化为I₂，使消耗的Na₂S₂O₃增多，从而使测得的CaO₂的质量分数偏高．

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、化学实验、化学计算能力．