题目内容
过氧化钙在常温下是无色或淡黄色粉末，易溶于酸，难溶于水．乙醇等溶剂，常用于种子消毒．药物制造．鱼池增氧等．某实验小组用如图1在实验室用钙盐制取CaO2?8H2O（该反应为放热反应）．
（1）仪器B的作用是 ．
（2）A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生的化学方程式 ．
（3）制取CaO2?8H2O一般在0～5℃的低温下进行，原因是 ；写出生成CaO2?8H2O的化学方程式 ．
（4）将过滤得到的CaO2?8H2O经水洗．醇洗后，加热至130℃时逐渐变为无水CaO2．该实验小组欲通过测量气体的体积来探究过氧化钙与SO2反应的特点．装置如图2：
【提出假设】
假设1：反应只发生2SO2+2CaO2═2CaSO3+O2，SO2未被氧化；
假设2：反应只发生SO2+CaO2═CaSO4，SO2完全被氧化；
假设3：上述两个反应均发生，SO2部分被氧化；
【实验探究】
该实验设计有一处明显错误，请指出：① ．试剂A可以选用② ，试剂B的作用是③ ．
【实验数据处理及讨论】
实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g，装置D质量增加了m2 g，装置E中收集到的气体为V L（已换算成标准状况下），用上述有关测量数据判断，SO2未被氧化．部分被氧化．完全被氧化的V-m1关系式．
未被氧化：④ ，部分被氧化：⑤ ，完全被氧化：⑥ ．
（1）仪器B的作用是
（2）A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生的化学方程式
（3）制取CaO2?8H2O一般在0～5℃的低温下进行，原因是
（4）将过滤得到的CaO2?8H2O经水洗．醇洗后，加热至130℃时逐渐变为无水CaO2．该实验小组欲通过测量气体的体积来探究过氧化钙与SO2反应的特点．装置如图2：
【提出假设】
假设1：反应只发生2SO2+2CaO2═2CaSO3+O2，SO2未被氧化；
假设2：反应只发生SO2+CaO2═CaSO4，SO2完全被氧化；
假设3：上述两个反应均发生，SO2部分被氧化；
【实验探究】
该实验设计有一处明显错误，请指出：①
【实验数据处理及讨论】
实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g，装置D质量增加了m2 g，装置E中收集到的气体为V L（已换算成标准状况下），用上述有关测量数据判断，SO2未被氧化．部分被氧化．完全被氧化的V-m1关系式．
未被氧化：④
考点：制备实验方案的设计
专题：实验设计题
分析：（1）由于氨气在溶液中的溶解度比较大，且仪器B的上部能容纳较多的液体，因此其作用是防倒吸；
（2）实验室制备氨气是利用固体氯化铵和氢氧化钙接加热反应生成；
（3）制取CaO2?8H2O一般在0～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，结合题意和C装置中的反应物以及原子守恒可得CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2?8H2O↓+2NH4Cl．
（4）①装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积；
②考虑到随二氧化硫带出的水分也能与过氧化物反应产生氧气，对实验结论产生一定的干扰，故应用浓硫酸干燥二氧化硫；
③试剂B的作用是吸收未反应的二氧化硫，防止对生成的氧气体积产生干扰．
④若SO2未被氧化，则其反应原理2CaO2+2SO2═2CaSO4+O2；
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成部分氧气；
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO2+SO2=CaSO4，反应过程中无氧气生成；
（2）实验室制备氨气是利用固体氯化铵和氢氧化钙接加热反应生成；
（3）制取CaO2?8H2O一般在0～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，结合题意和C装置中的反应物以及原子守恒可得CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2?8H2O↓+2NH4Cl．
（4）①装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积；
②考虑到随二氧化硫带出的水分也能与过氧化物反应产生氧气，对实验结论产生一定的干扰，故应用浓硫酸干燥二氧化硫；
③试剂B的作用是吸收未反应的二氧化硫，防止对生成的氧气体积产生干扰．
④若SO2未被氧化，则其反应原理2CaO2+2SO2═2CaSO4+O2；
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成部分氧气；
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO2+SO2=CaSO4，反应过程中无氧气生成；
解答：
解：（1）根据B的特点构造可以知道B是长颈漏斗，该装置可以防倒吸，故答案为：防倒吸；
（2）实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气，方程式为：Ca（OH）2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
，故答案为：Ca（OH）2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（3）制取CaO2?8H2O一般在0℃～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，低温有利于反应正向进行，根据装置C中的物质得出制取的原理方程式为：CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=2NH4Cl+CaO2?8H2O，
故答案为：低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，温度低有利于提高产率；CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=2NH4Cl+CaO2?8H2O；
（4）①装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积，装置E中广口瓶中的导气管应“短进长出”；
故答案为：装置E中广口瓶中的导气管应“短进长出”；
②过氧化钙（CaO2）和水反应，装置A中试剂需要收水蒸气，所以试剂A为浓硫酸，用于干燥气体除去水蒸气；
故答案为：浓硫酸；
③装置E为测定生成气体的体积，需要把剩余的二氧化硫除去，所以试剂B的作用是吸收未反应的SO2，
故答案为：吸收未反应的SO2；
反应后的固体可能为Na2SO3或Na2SO4或二者的混合物，所以提出的假设有三种：
假设1：反应后固体只有Na2SO3，证明SO2未被氧化；
假设2：反应后固体中只有Na2SO4，证明SO2完全被氧化；
假设3：反应后固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物，证明SO2部分被氧化；
如果二氧化硫完全被氧化，则反应产物为硫酸钙，二氧化硫全部被氧化，反应的化学方程式为：CaO2+SO2=CaSO4，
④若SO2未被氧化，发生反应方程式为：2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2，依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气：
2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2 固体增重
1mol 96g
mol m1g
1mol×m1g=96g×
mol，
解得：V=
，
故答案为：
；
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成的氧气体积范围为：0＜V＜
，
故答案为：0＜V＜
；
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO2+SO2=CaSO4，反应过程中无氧气生成，V=0，
故答案为：0；
（2）实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气，方程式为：Ca（OH）2+2NH4Cl
| ||
，故答案为：Ca（OH）2+2NH4Cl
| ||
（3）制取CaO2?8H2O一般在0℃～5℃的低温下进行，低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，低温有利于反应正向进行，根据装置C中的物质得出制取的原理方程式为：CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=2NH4Cl+CaO2?8H2O，
故答案为：低于0℃，液体被冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快，反应为放热反应，温度低有利于提高产率；CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=2NH4Cl+CaO2?8H2O；
（4）①装置E量气装置导气管长进短处，不能排液体测定气体体积，装置E中广口瓶中的导气管应“短进长出”；
故答案为：装置E中广口瓶中的导气管应“短进长出”；
②过氧化钙（CaO2）和水反应，装置A中试剂需要收水蒸气，所以试剂A为浓硫酸，用于干燥气体除去水蒸气；
故答案为：浓硫酸；
③装置E为测定生成气体的体积，需要把剩余的二氧化硫除去，所以试剂B的作用是吸收未反应的SO2，
故答案为：吸收未反应的SO2；
反应后的固体可能为Na2SO3或Na2SO4或二者的混合物，所以提出的假设有三种：
假设1：反应后固体只有Na2SO3，证明SO2未被氧化；
假设2：反应后固体中只有Na2SO4，证明SO2完全被氧化；
假设3：反应后固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物，证明SO2部分被氧化；
如果二氧化硫完全被氧化，则反应产物为硫酸钙，二氧化硫全部被氧化，反应的化学方程式为：CaO2+SO2=CaSO4，
④若SO2未被氧化，发生反应方程式为：2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2，依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气：
2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2 固体增重
1mol 96g
| V |
| 22.4 |
1mol×m1g=96g×
| V |
| 22.4 |
解得：V=
| 7m1 |
| 30 |
故答案为：
| 7m1 |
| 30 |
⑤若二氧化硫部分被氧化，则生成的氧气体积范围为：0＜V＜
| 7m1 |
| 30 |
故答案为：0＜V＜
| 7m1 |
| 30 |
⑥若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO2+SO2=CaSO4，反应过程中无氧气生成，V=0，
故答案为：0；
点评：本题考查了性质实验方案的设计方法及有关范围讨论化学计算，题目难度中等，明确题干信息及实验目的为解答此类题的关键，解答过程中实验设计的步骤和实验方案的确定需要根据题干要求分析，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．
练习册系列答案
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