Question

8．過氧化鈣晶體（CaO₂•8H₂O）呈白色，微溶于水，加熱至350℃左右開始分解放出氧氣．過氧化鈣可用于改善地表水質(zhì)、處理含重金屬粒子廢水、應急供氧等．實驗室可用工業(yè)碳酸鈣（含MgCO₃、FeCO₃等雜質(zhì)）制取純凈的碳酸鈣，然后再用純的碳酸鈣制取過氧化鈣，其主要流程如圖1：

回答下列問題：
（1）整個流程中涉及的化學反應屬于氧化還原反應的有1個，請寫出其中任意一個的離子方程式：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；
（2）反應②生成CaO₂•8H₂O的化學反應方程式為CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂•8H₂O+2NH₄Cl；反應時用冰水冷卻的主要原因是防止H₂O₂分解，提高其利用率或降低CaO₂•8H₂O溶解度，提高產(chǎn)率；
（3）將過氧化鈣晶體在坩堝中加熱并逐漸升高溫度．測得樣品質(zhì)量隨溫度的變化如圖2曲線所示，則350℃以后所得固體物質(zhì)的化學式為CaO．

Answer 1

分析 碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應生成硝酸鐵、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，再與鹽酸反應生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應得到CaO₂，溶液冷卻結晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨．
（1）反應①中只有FeCO₃與硝酸反應是氧化還原反應；
（2）該反應的反應物為CaCl₂、H₂O₂、NH₃，反應生成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）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，進而確定化學式．

解答 解：碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應生成硝硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳，碳酸亞鐵與稀硝酸反應生成硝酸鐵、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，再與鹽酸反應生成氯化鈣，在加入過氧化氫、氨氣得到反應得到CaO₂，溶液冷卻結晶得到CaO₂•8H₂O，副產(chǎn)品中含有氯化銨．
（1）反應①中只有FeCO₃與硝酸反應是氧化還原反應，反應方程式為：3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O，
故答案為：1，3FeCO₃+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+3CO₂↑+5H₂O；
（2）該反應的反應物為CaCl₂、H₂O₂、NH₃，反應生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl，反應方程式為：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）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、反應原理、氧化還原反應滴定應用、有關圖象的計算等有關問題，是對學生綜合能力的考查，難度中等．