Question

過氧化鈣晶體[CaO₂·8H₂O]較穩(wěn)定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。廣泛應(yīng)用于環(huán)境殺菌、消毒等領(lǐng)域。

★過氧化鈣晶體的制備

工業(yè)上生產(chǎn)CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化學(xué)方程式是                    。

（2）沉淀時(shí)常用冰水控制溫度在10℃以下和通入過量的NH₃，其可能原因分別是

①                    ；②                    。

★過氧化鈣晶體含量的測定

準(zhǔn)確稱取0.3000g產(chǎn)品于錐形瓶中，加入30 mL蒸餾水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.0200 mol·L^—1KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。重復(fù)上述操作兩次。H₂O₂和KMnO₄反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O

（3）滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象為           。

（4）根據(jù)表1數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品中CaO₂·8H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）

滴定次數(shù)	樣品的質(zhì)量/g	KMnO4溶液的體積/mL
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

表1. KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定數(shù)據(jù)

 

Answer 1

【答案】

18．（12分）

（1）CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O＝CaO₂·8H₂O↓+2NH₄Cl （2分）

（2）①溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率（或防止過氧化氫的分解）（2分）

②通入過量NH₃使溶液呈堿性，抑制CaO₂·8H₂O的溶解（或使溶液呈堿性，減少CaO₂·8H₂O的溶解，或提高產(chǎn)品的產(chǎn)率。意思相近均給分）（2分）

（3）當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液后溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色（2分）

（4）82.91%

5(CaO₂·8H₂O)～5H₂O₂～2KMnO₄（1分）

 

n(CaO₂·8H₂O)＝n(KMnO₄)

＝×0.0200 mol·L^—1×23.03mL×10^—3L·mL^—1（1分）

＝1.151×10^—3 mol（1分）

CaO₂·8H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%＝82.91%（1分）

 【解析】

試題分析：（1）寫化學(xué)方程式要從反應(yīng)物和生成物入手，先確定是否是氧化還原反應(yīng)，從流程是看出反應(yīng)物是CaCl₂、H₂O₂和NH₃，生物是CaO₂·8H₂O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知另一種生物是NH₄Cl，在這個(gè)反應(yīng)中元素化合價(jià)沒有發(fā)生變化，所以不是氧化還原反應(yīng)，先寫出CaCl₂+H₂O₂+NH₃——CaO₂·8H₂O↓+NH₄Cl，再根據(jù)觀察法進(jìn)行配平，最后確定反應(yīng)物還需要水參加反應(yīng)。

（2）題目提供的條件是冰水控制溫度在10℃以下和通入過量的NH₃，首先容易想到的是減少過氧化氫的分解，另一個(gè)原因隱藏在題目所給出的信息里：過氧化鈣晶體[CaO₂·8H₂O]較穩(wěn)定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液，因此通入過量NH₃使溶液呈堿性，抑制CaO₂·8H₂O的溶解。

（3）根據(jù)酸堿滴定原理，利用酸堿指示劑變色來確定滴定終點(diǎn)，本題是用酸性KMnO₄來氧化H₂O₂，因?yàn)樽霞t色KMnO₄溶液作氧化劑，會(huì)被還原成無色的Mn²⁺，所以不需要另加酸堿指示劑來確定滴定終點(diǎn)，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液后溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色時(shí)，即可認(rèn)定到達(dá)滴定終點(diǎn)。

（4）多步反應(yīng)計(jì)算的特征是化學(xué)反應(yīng)原理中多個(gè)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生，起始物與目標(biāo)物之間存在確定的量的關(guān)系。解題時(shí)應(yīng)先寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或關(guān)系式，依據(jù)方程式找出連續(xù)反應(yīng)的過程中不同反應(yīng)步驟之間反應(yīng)物、生成物物質(zhì)的量的關(guān)系，最后確定已知物和目標(biāo)產(chǎn)物之間的物質(zhì)的量的關(guān)系，列出計(jì)算式求解，從而簡化運(yùn)算過程。

根據(jù)表格1所提供的數(shù)據(jù)，首先要算出三次滴定消耗的KMnO₄的平均值為23.03mL，

2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O

CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O＝CaO₂·8H₂O↓+2NH₄Cl

再根據(jù)這兩個(gè)方程式得出MnO₄^－與CaO₂·8H₂O的關(guān)系，

n(CaO₂·8H₂O)＝n(KMnO₄)

＝×0.0200 mol·L^—1×23.03mL×10^—3L·mL^—1（1分）

＝1.151×10^—3 mol（1分）

CaO₂·8H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%＝82.91%

考點(diǎn)：本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考元素及化合物性質(zhì)、酸堿中和滴定原理及多步驟化學(xué)計(jì)算等相關(guān)知識。