Question

【題目】過氧化鈣(CaO2)是一種白色晶體，能潮解，難溶于水，可與水緩慢反應，不溶于乙醇，易與酸反應，常用作殺菌劑、防腐劑等。根據題意，回答相關問題。

I．CaO2晶體的制備：

CaO2晶體通常可利用CaCl2在堿性條件下與H2O2反應制得。某化學興趣小組在實驗室制備CaO2的實驗方案和裝置示意圖如下：

（1）三頸燒瓶中發生的主要反應的化學方程式為_____。

（2）冷水浴的目的是____；步驟③中洗滌CaO2·8H2O的實驗操作方法是______

Ⅱ．CaO2含量的測定：

測定CaO2樣品純度的方法是：稱取0.200g樣品于錐形瓶中，加入50mL水和15mL2mol·L-lHCl，振蕩使樣品溶解生成過氧化氫，再加入幾滴MnCl2稀溶液，立即用0.0200mol·L-lKMnO4標準溶液滴定到終點，消耗25.00mL標準液。

（3）上述過程中使用稀鹽酸而不使用稀硫酸溶解樣品的原因是___ ；滴定前加入MnCl2稀溶液的作用可能是____。

（4）滴定過程中的離子方程式為_______，樣品中CaO2的質量分數為______ 。

（5）實驗I制得的晶體樣品中CaO2含量偏低的可能原因是：①____；② ____。

Answer 1

【答案】CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl 該反應放熱，防止溫度升高導致H2O2分解和氨水中氨氣揮發 向過濾器中注入乙醇至浸沒沉淀，待乙醇流盡后，重復操作2～3次 生成的硫酸鈣為微溶物，覆蓋在樣品表面，阻止反應進一步進行 催化作用 45.0% 部分CaCl2溶液與濃氨水反應生成Ca(OH)2 部分CaO2與水反應生成Ca(OH)2或烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全

【解析】

I．（1）該裝置發生的反應類似于復分解反應，根據原子守恒配平；

（2）該反應為放熱反應，H2O2和氨水的穩定性都較差，因此需要用冷水浴控制反應溫度；結合沉淀的性質選擇洗滌劑，然后根據沉淀的洗滌標準操作解答；

II．（3）硫酸鈣為微溶物，可能會對反應有影響；類比雙氧水的分解進行分析；

（4）滴定過程中雙氧水與酸性高錳酸鉀反應生成氧氣、氯化錳、水，根據氧化還原反應得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平；根據消耗的酸性高錳酸鉀的物質的量并結合守恒關系計算；

（5）CaO2與水緩慢反應，CaO2與濃氨水反應，烘烤過程中水分未完全失去等導致反應物有損失或生成物中雜質含量高均會導致CaO2含量偏低。

I．（1）由題可知，三頸燒瓶中發生CaCl2在堿性條件下與H2O2生成CaO2·8H2O的反應，根據原子守恒可知，該反應化學方程式為：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl；

（2）該反應為放熱反應，H2O2和氨水的穩定性都較差，溫度過高會導致其分解，影響產量和化學反應速率；因過氧化鈣可與水緩慢反應，不溶于乙醇，因此可選用乙醇進行洗滌，實驗室洗滌沉淀的操作為：向過濾器中注入乙醇至浸沒沉淀，待乙醇流盡后，重復操作2～3次；

II．（3）若選用硫酸，則CaO2與稀硫酸反應生成微溶物CaSO4會覆蓋在樣品表面，使反應難以持續進行；MnCl2對該反應具有催化作用，可加快化學反應速率；

（4）滴定過程中酸性高錳酸鉀與雙氧水反應，Mn元素化合價從+7價降低至+2價，H2O2中O元素從-1價升高至0價，根據氧化還原反應得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平該離子方程式為：；滴定過程中消耗高錳酸鉀的物質的量n=25×10-3L×0.02mol/L=5×10-4mol，根據守恒關系可知： n(H2O2)=n(CaO2)=2.5n(KMnO4)=1.25×10-3mol，樣品中CaO2的質量分數；

（5）CaCl2溶液與濃氨水反應導致反應物未完全轉化，同時還會導致最終固體中含有部分Ca(OH)2雜質，會使CaO2含量偏低；CaO2與水能反應生成微溶物Ca(OH)2，會導致生成的CaO2含量偏低；烘烤CaO2·8H2O失水不夠完全導致固體質量偏大，最終導致計算CaO2含量偏低。