Question

4．過氧化鈣在常溫下是無色或淡黃色粉末，易溶于酸，難溶于水、乙醇等溶劑，常用于種子消毒、藥物制造、魚池增氧等．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1在實(shí)驗(yàn)室用鈣鹽制取CaO₂•8H₂O（該反應(yīng)為放熱反應(yīng)）．

（1）儀器X的作用是防倒吸．
（2）甲為實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置，寫出甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行，原因是低于0℃，液體被凍結(jié)，反應(yīng)困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度低有利于提高產(chǎn)率．
（4）將過濾得到的CaO₂•8H₂O經(jīng)水洗．醇洗后，加熱至130℃時逐漸變?yōu)闊o水CaO₂．該實(shí)驗(yàn)小組欲通過測量氣體的體積來探究過氧化鈣與SO₂反應(yīng)的特點(diǎn)．裝置如圖2：
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：反應(yīng)只發(fā)生2SO₂+2CaO₂═2CaSO₃+O₂，SO₂未被氧化；
假設(shè)2：反應(yīng)只發(fā)生SO₂+CaO₂═CaSO₄，SO₂完全被氧化；
假設(shè)3：上述兩個反應(yīng)均發(fā)生，SO₂部分被氧化；
【實(shí)驗(yàn)探究】
該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有一處明顯錯誤，請指出：①裝置E中廣口瓶中的導(dǎo)氣管應(yīng)“短進(jìn)長出”．試劑A可以選用②濃硫酸．
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及討論】
實(shí)驗(yàn)測得裝置C中過氧化鈣質(zhì)量增加了m₁g，裝置D質(zhì)量增加了m₂g，裝置E中收集到的氣體為VL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），用上述有關(guān)測量數(shù)據(jù)表示SO₂部分被氧化時的V的關(guān)系式③0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$（用m₁表示）．

Answer 1

分析 圖1制取CaO₂•8H₂O：甲制取氨氣：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，乙制取CaO₂•8H₂O：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O；圖2：探究過氧化鈣與SO₂反應(yīng)：裝置A亞硫酸鈉和硫酸反應(yīng)制取二氧化硫，裝置B用濃硫酸干燥二氧化硫，裝置C發(fā)生2SO₂+2CaO₂═2CaSO₃+O₂，或SO₂+CaO₂═CaSO₄，裝置D：吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止對生成的氧氣體積產(chǎn)生干擾，裝置E為測定生成氣體的體積．
（1）由于氨氣在溶液中的溶解度比較大，且儀器B的上部能容納較多的液體，因此其作用是防倒吸；
（2）實(shí)驗(yàn)室制備氨氣是利用固體氯化銨和氫氧化鈣接加熱反應(yīng)生成；
（3）制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行，低于0℃，液體被凍結(jié)，反應(yīng)困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（4）①裝置E量氣裝置導(dǎo)氣管長進(jìn)短處，不能排液體測定氣體體積；
②考慮到隨二氧化硫帶出的水分也能與過氧化物反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，對實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生一定的干擾，故應(yīng)用濃硫酸干燥二氧化硫；
③試劑B的作用是吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止對生成的氧氣體積產(chǎn)生干擾．若SO₂未被氧化，則其反應(yīng)原理2CaO₂+2SO₂═2CaSO₄+O₂；若二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣；若二氧化硫全部被氧化發(fā)生的反應(yīng)為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應(yīng)過程中無氧氣生成．

解答 解：（1）根據(jù)B的特點(diǎn)構(gòu)造可以知道儀器X是長頸漏斗，該裝置可以防倒吸，故答案為：防倒吸；
（2）銨鹽和堿反應(yīng)生成氨氣，實(shí)驗(yàn)室中用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氨氣，方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）制取CaO₂•8H₂O：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂•8H₂O，一般在0℃～5℃的低溫下進(jìn)行，低于0℃，液體被凍結(jié)，反應(yīng)困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，
故答案為：低于0℃，液體被凍結(jié)，反應(yīng)困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度低有利于提高產(chǎn)率；
（4）①裝置E量氣裝置導(dǎo)氣管長進(jìn)短處，不能排液體測定氣體體積，裝置E中廣口瓶中的導(dǎo)氣管應(yīng)“短進(jìn)長出”，故答案為：裝置E中廣口瓶中的導(dǎo)氣管應(yīng)“短進(jìn)長出”；
②過氧化鈣（CaO₂）和水反應(yīng)，裝置A中試劑需要收水蒸氣，所以試劑A為濃硫酸，用于干燥氣體除去水蒸氣，故答案為：濃硫酸；
③如果二氧化硫完全被氧化，則反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸鈣，二氧化硫全部被氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應(yīng)過程中無氧氣生成，V=0，若SO₂未被氧化，發(fā)生反應(yīng)方程式為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂ 固體增重
                 1mol 96g
                $\frac{V}{22.4}$mol m₁g
1mol×m₁g=96g×$\frac{V}{22.4}$mol，解得：V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
若二氧化硫部分被氧化，則生成的氧氣體積范圍為：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
故答案為：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$．

點(diǎn)評 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法及有關(guān)范圍討論化學(xué)計(jì)算，題目難度中等，明確題干信息及實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯鸫祟愵}的關(guān)鍵，解答過程中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定需要根據(jù)題干要求分析，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．