Question

3．過氧化鈣晶體（CaO₂•8H₂O）可用于改善地表水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水、應(yīng)急供氧等．實驗室可用工業(yè)碳酸鈣（含MgCO₃、FeCO₃雜質(zhì)）制取純凈的碳酸鈣，然后再用純凈的碳酸鈣制取過氧化鈣晶體，其主要流程如圖1：

回答下列問題：
（1）寫出反應(yīng)①發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O．操作I用的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（2）反應(yīng)②生成CaO₂•8H₂O的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；反應(yīng)②冰水控制溫度在0℃左右的主要原因是防止H₂O₂分解，提高其利用率或降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率；
（3）已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，測定產(chǎn)品中CaO₂的含量的實驗步驟如下：
第一步：準(zhǔn)確稱取ag產(chǎn)品放入錐形瓶中，再加入過量的b gKI晶體，加入適量蒸餾水溶解再滴入少量2mol．L^-1的H₂SO₄溶液，充分反應(yīng)．
第二步：向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液．m/g
第三步：逐滴加入濃度為c mol．L^-1的Na₂S₂O₃溶液發(fā)生反應(yīng)，滴定達(dá)到終點時出現(xiàn)的現(xiàn)象是溶液由藍(lán)色變成無色，且30s內(nèi)不出現(xiàn)藍(lán)色．
若滴定消耗Na₂S₂O₃溶液VmL，樣品中CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{3.6cV}{a}$%（用字母表示）．
（4）已知過氧化鈣加熱至350℃左右開始分解放出氧氣．將過氧化鈣晶體（ CaO₂•8H₂O）在坩堝中加熱逐
漸升高溫度，測得樣品質(zhì)量隨溫度的變化如圖2曲線所示，則350℃以上所得固體物質(zhì)的化學(xué)式為CaO．

Answer 1

分析 碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應(yīng)生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應(yīng)得到CaO₂，溶液冷卻結(jié)晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨．
（1）反應(yīng)①中只有FeCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)；操作I是過濾；
（2）該反應(yīng)的反應(yīng)物為CaCl₂、H₂O₂、NH₃，反應(yīng)生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl；
H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能較低溶解度，提高產(chǎn)率；
（3）碘遇淀粉變藍(lán)色，結(jié)束時溶液由藍(lán)色變成無色；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及題中反應(yīng)方程式，可得關(guān)系式：CaO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，設(shè)樣品中CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，根據(jù)關(guān)系式列方程計算；
（4）固體由2.16g加熱到350℃變?yōu)?.56g，在加熱過程中固體中鈣元素的量不變，據(jù)此計算剩余固體中Ca元素質(zhì)量，利用質(zhì)量守恒計算剩余固體中O元素質(zhì)量，進(jìn)而確定化學(xué)式．

解答 解：碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應(yīng)生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、二氧化碳、NO，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應(yīng)得到CaO₂，溶液冷卻結(jié)晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨．
（1）反應(yīng)①中只有FeCO₃與硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；操作I是過濾，需要的玻璃儀器有：漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）該反應(yīng)的反應(yīng)物為CaCl₂、H₂O₂、NH₃，反應(yīng)生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl，反應(yīng)方程式為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；
H₂O₂受熱易分解，采用冰水控制溫度在0℃左右，防止其分解，提高利用率，同時溫度低能較低溶解度，提高產(chǎn)率，
故答案為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；防止H₂O₂分解，提高其利用率或降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率；
（3）碘遇淀粉變藍(lán)色，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液由藍(lán)色變成無色，且30s內(nèi)不出現(xiàn)藍(lán)色，說明滴定到達(dá)終點；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及題中反應(yīng)方程式，可得關(guān)系式：CaO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，設(shè)樣品中CaO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則：CaO₂～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，
   72g        2mol
   ax g      V×10^-3L×c mol．L^-1
所以72g：ax g=2mol：V×10^-3L×c mol．L^-1
解得x=$\frac{3.6cV}{a}$%，
故答案為：溶液由藍(lán)色變成無色，且30s內(nèi)不出現(xiàn)藍(lán)色；$\frac{3.6cV}{a}$%；
（4）固體由2.16g加熱到350℃變?yōu)?.56g，在加熱過程中固體中鈣元素的量不變，剩余固體中n（Ca）=n（CaO₂•8H₂O）=$\frac{2.16g}{216g/mol}$=0.01mol，m（Ca）=0.01mol×40g/mol=0.4g，則剩余固體中m（O）=0.56g-0.4g=0.16mol，故n（O）=$\frac{0.16mol}{16g/mol}$=0.01mol，故n（Ca）：n（O）=1：1，剩余固體的化學(xué)式為CaO，
故答案為：CaO．

點評 本題考查化實驗制備化工流程、反應(yīng)原理、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、有關(guān)圖象的計算等有關(guān)問題，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．