题目内容
10．过氧化钙（CaO2）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面．如图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO2）的流程．
请回答下列问题：
（1）操作①应包括下列操作中的A、B、E．（填序号）
A．溶解 B．过滤 C．蒸馏 D．分液 E．蒸发结晶
（2）用氨水调节pH至8～9的目的是除去Fe3+．
（3）若测得滤液C中c（CO32-）=10-3 mol/L，则Ca2+是（填“是”或“不”）沉淀完全．[已知c（Ca2+）≤10-5 mol/L时即可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）=4.96×10-9]
（4）若在滤液C中，加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3，则酸化后溶液中c（NH4+）＜c（NO3-）（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“=”）．
（5）操作②是：在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀．写出该反应的化学方程式CaCl2+H2O2=CaO2↓+2HCl；用简要的文字解释用氢氧化钠调节pH至9～11的原因加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成．
（6）已知大理石含CaCO3的质量分数为a，m g大理石可以制得n g CaO2，请计算：CaCO3转化为CaO2过程中，Ca原子的利用率$\frac{25n}{18am}$×100%．
分析 大理石（主要杂质是氧化铁）与硝酸反应生成硝酸钙和硝酸铁，则滤液A的成分有硝酸钙和硝酸铁以及剩余的硝酸，当pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀，所以滤渣B是氢氧化铁，滤液B是硝酸钙，和碳酸铵之间可以发生复分解反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤，沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体，再失水成为无水氯化钙，双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸，
（1）实现固体和液体的分离采用过滤的方法，从氯化钙的溶液中获得氯化钙的结晶水合物要采用蒸发结晶的方法，碳酸钙能和强酸反应；
（2）pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀；
（3）依据溶度积常数计算此时钙离子难度减小分析判断；
（4）酸化后溶液中，铵根离子水解；
（5）双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸；氢氧化钠溶液加入和盐酸反应促进平衡正向进行生成过氧化钙；
（6）m g大理石中碳酸钙的物质的量为$\frac{ma}{100}$mol，n g CaO2的物质的量为$\frac{n}{72}$mol，根据Ca原子的利用率=$\frac{CaO{\;}_{2}的物质的量}{CaCO{\;}_{3}的物质的量}$×100%计算．
解答 解：根据图示信息，可得出：滤液A的成分有硝酸钙和硝酸铁以及剩余的硝酸，当pH至8-9范围段内时，三价铁可易形成沉淀，所以滤渣B是氢氧化铁，滤液B是硝酸钙，和碳酸铵之间可以发生复分解反应生成碳酸钙和硝酸铵，过滤，沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体，再失水成为无水氯化钙，双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸．
（1）碳酸钙和硝酸铵的混合物过滤后，所得沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体，CaCO3 和稀盐酸反应的实质是：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，
故答案为：A、B、E；
（2）用氨水调节pH至8-9，三价铁可易形成沉淀，从而分离出硝酸钙溶液，故答案为：除去Fe3+；
（3）若测得滤液C中c（CO32-）=10-3 mol/L，Ksp（CaCO3）=4.96×10-9；Ksp=Ca2++CO32-=10-3 mol/L×c（Ca2+）=4.96×10-9 ，c（Ca2+）=4.96×10-6 mol/L，已知c（Ca2+）≤10-5mol/L可视为沉淀完全，所以此时钙离子沉淀完全；
故答案为：是；
（4）若在滤液C中，加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3，铵根离子水解，则酸化后溶液中c（NH4+）＜c（NO3-）；
故答案为：＜；
（5）双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸，即CaCl2+H2O2=CaO2↓+2HCl，加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成；
故答案为：CaCl2+H2O2=CaO2↓+2HCl；加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成；
（6）m g大理石中碳酸钙的物质的量为$\frac{ma}{100}$mol，n g CaO2的物质的量为$\frac{n}{72}$mol，所以Ca原子的利用率=$\frac{CaO{\;}_{2}的物质的量}{CaCO{\;}_{3}的物质的量}$×100%=$\frac{25n}{18am}$×100%，
故答案为：$\frac{25n}{18am}$×100%．
点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确制备流程为解答关键，注意掌握难溶物溶解平衡及沉淀转化的应用方法，试题有利于提高学生的分析能力及化学实验能力．
| A． | CH4的比例模型： | B． | 乙醇的结构简式C2H6O | ||
| C． | 乙炔分子式：HC≡CH | D． | 丙酸的键线式： |
| 元素编号 | 元素性质或原子结构 |
| T | 最外层电子数比内层电子总数少4 |
| X | 最外层电子数是次外层电子数的2倍 |
| Y | 与氢形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g•L-1 |
| Z | 元素最高正价与负价的绝对值之差是6 |
（2）元素Y与氢元素形成一种离子YH4+，写出该离子与Z离子形成化合物的电子式
．（3）写出元素X、T形成的化合物XT2的电子式
．（4）元素Z与元素T相比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是b、d、e（填序号）
a．常温下Z的单质和T的单质状态不同
b．Z的氢化物比T的氢化物稳定
c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
d．与铁加热，Z生成三价铁，T生成二价铁
e．T原子与Z原子电子层数相同，Z原子半径小于T原子
（5）T的低价氧化物通入Z单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
（6）分别用电子式表示Z与镁元素、Y与氮元素形成化合物的过程：
，
． | A． | “青篙一握，以水二升渍，绞取汁”，该过程是对青篙素的提取，属于化学变化 | |
| B． | 向漂白粉溶液中滴加少量醋酸，漂白速率会加快 | |
| C． | 利用生物方法脱除生活污水中的氮和磷，可防止水体富营养化 | |
| D． | 中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈 |
【实验设计】为了达到实验目的，必须控制实验条件．你认为控制的实验条件是（可填满也可不填满）
（1）反应体系的温度（相同）；（2）盐酸的浓度（相同）；（3）取用盐酸的体积（相同）；（4）金属的（比）表面积（或金属粉末的粗细程度）（相同）．
【实验探究】该学习研究小组在上述实验条件相同的情况下，进行三组实验：各量取50mL稀盐酸于小烧杯中，分别同时加入足量的三种表面无氧化膜的金属片，用pH计测定溶液的pH并将信息传输到电脑，电脑动态地绘制出溶液中c（H+）随时间t的变化曲线（反应过程中溶液的体积没有变化）．图1是反应到t1s时电脑记录的曲线：
【交流与表达】根据上述c（H+）随时间t的变化曲线回答下列问题：
（1）表示金属活动性最弱的金属与H+反应的变化曲线是c（填“a”、“b”或“c”编号）．
（2）在同一时间内，表示不同反应的反应速率可以有：同温同压下放出氢气的体积V（H2）；溶液中H+浓度的减少△c（H+）；固体减少的量△m或△n．在0一t1s之间，设A1和Zn分别与盐酸反应的速率为v（Al）和v（Zn）：
Ⅰ．若以溶液中c（H+）减少来表示不同反应的速率，即v（Al）：v（Zn）═3：1；
Ⅱ．若以固体质量的减轻来表示不同反应的速率，即v（Al）：v（Zn）═54：65；
Ⅲ．若以固体物质的量减少来表示不同反应的速率，即v（Al）：v（Zn）═2：1．
IV．可以利用图2所示的装置测定不同浓度的硫酸与锌的反应速率，请回答下列问题：
按照上述装置图安装3套相同的装置，并检验装置气密性良好，将注射器的活栓推至“0”刻度处；然后在三个锥形瓶中分别放入相同形状的锌粒2g，并分别通过分液漏斗在锥形瓶中加入1mol•L-1、2mol•L-1和4mol•L-1的稀硫酸40mL．请补全下表空白：
| 序号 | 加入的稀硫酸浓度 | 反应时间/min | 收集的气体/mL | 反应速率mL•min-1 |
| ① | 1mol•L-1 | 11 | 10 | |
| ② | 2mol•L-1 | a | 10 | b |
| ③ | 4mol•L-1 | 10 | 5.0 |
A．12和0.83B．6和1.67C．1和10D．6和3.67．
（1）实验室用装置A制备C12的化学方程式为4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）①实验室在没有浓盐酸情况下，常用浓硫酸、食盐和二氧化锰在加热条件下制取氯气，则氧化剂与还原剂的质量之比为29：39．
②某研究性学习小组在查阅相关资料时发现二氧化锰与浓硫酸在加热条件下可产生O2和MnS04，其反应方程式为2Mn02+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnSO4+O2↑+2H20．
③选用如图所示装置（装置可重复使用）和适当试剂，依次验证氯水的酸性、漂白性和氧化性，并证明制备C12时生成了O2．
供选试剂：MnO2、浓硫酸、食盐、饱和食盐水、紫色石蕊试液、酚酞试液、KBr溶液和CCl4的混合液、碱石灰、蒸馏水．将所用装置或仪器的序号按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称或化学式．
| 选用的仪器 | 加入的试剂 |
| A | 二氧化锰、浓硫酸、食盐 |
| B | 饱和食盐水 |
| B | KBr溶液和CCl4的混合液 |
| D |
⑤实验结束后，振荡盛有KBr溶液和CCl4的混合溶液的洗气瓶，现象为溶液分层，上层无色，下层为橙色．
| A． | 供电时的总反应是：2H2+O2=2H2O | |
| B． | 产物为无污染的水，属于环境友好电池 | |
| C． | 燃料电池的能量转化率无法达到100% | |
| D． | H2在负极发生还原反应 |