Question

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．某實驗小組用如圖1在實驗室用鈣鹽制取CaO₂?8H₂O（該反應為放熱反應）．

（1）儀器B的作用是

 

．
（2）A為實驗室制取氨氣的裝置，寫出A中發(fā)生的化學方程式

 

．
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0～5℃的低溫下進行，原因是

 

；寫出生成CaO₂?8H₂O的化學方程式

 

．
（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．該實驗小組欲通過測量氣體的體積來探究過氧化鈣與SO₂反應的特點．裝置如圖2：
【提出假設】
假設1：反應只發(fā)生2SO₂+2CaO₂═2CaSO₃+O₂，SO₂未被氧化；
假設2：反應只發(fā)生SO₂+CaO₂═CaSO₄，SO₂完全被氧化；
假設3：上述兩個反應均發(fā)生，SO₂部分被氧化；
【實驗探究】
該實驗設計有一處明顯錯誤，請指出：①

 

．試劑A可以選用②

 

，試劑B的作用是③

 

．
【實驗數(shù)據(jù)處理及討論】
實驗測得裝置C中過氧化鈣質(zhì)量增加了m₁ g，裝置D質(zhì)量增加了m₂ g，裝置E中收集到的氣體為V L（已換算成標準狀況下），用上述有關測量數(shù)據(jù)判斷，SO₂未被氧化．部分被氧化．完全被氧化的V-m₁關系式．
未被氧化：④

 

，部分被氧化：⑤

 

，完全被氧化：⑥

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（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）實驗室制備氨氣是利用固體氯化銨和氫氧化鈣接加熱反應生成；
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0～5℃的低溫下進行，低于0℃，液體被凍結，反應困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應為放熱反應，結合題意和C裝置中的反應物以及原子守恒可得CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=CaO₂?8H₂O↓+2NH₄Cl．
（4）①裝置E量氣裝置導氣管長進短處，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產(chǎn)生氧氣，對實驗結論產(chǎn)生一定的干擾，故應用濃硫酸干燥二氧化硫；
③試劑B的作用是吸收未反應的二氧化硫，防止對生成的氧氣體積產(chǎn)生干擾．
④若SO₂未被氧化，則其反應原理2CaO₂+2SO₂═2CaSO₄+O₂；
⑤若二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣；
⑥若二氧化硫全部被氧化發(fā)生的反應為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應過程中無氧氣生成；

解答： 解：（1）根據(jù)B的特點構造可以知道B是長頸漏斗，該裝置可以防倒吸，故答案為：防倒吸；
（2）實驗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

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
，故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）制取CaO₂?8H₂O一般在0℃～5℃的低溫下進行，低于0℃，液體被凍結，反應困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應為放熱反應，低溫有利于反應正向進行，根據(jù)裝置C中的物質(zhì)得出制取的原理方程式為：CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂?8H₂O，
故答案為：低于0℃，液體被凍結，反應困難，溫度過高，過氧化氫分解速率加快，反應為放熱反應，溫度低有利于提高產(chǎn)率；CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄Cl+CaO₂?8H₂O；
（4）①裝置E量氣裝置導氣管長進短處，不能排液體測定氣體體積，裝置E中廣口瓶中的導氣管應“短進長出”；
故答案為：裝置E中廣口瓶中的導氣管應“短進長出”；
②過氧化鈣（CaO₂）和水反應，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裝置E為測定生成氣體的體積，需要把剩余的二氧化硫除去，所以試劑B的作用是吸收未反應的SO₂，
故答案為：吸收未反應的SO₂；
反應后的固體可能為Na₂SO₃或Na₂SO₄或二者的混合物，所以提出的假設有三種：
假設1：反應后固體只有Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；
假設2：反應后固體中只有Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；
假設3：反應后固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明SO₂部分被氧化；
如果二氧化硫完全被氧化，則反應產(chǎn)物為硫酸鈣，二氧化硫全部被氧化，反應的化學方程式為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，
④若SO₂未被氧化，發(fā)生反應方程式為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，依據(jù)化學方程式和反應增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂   固體增重
                1mol    96g
               

V

22.4

mol  m₁g
1mol×m₁g=96g×

V

22.4

mol，
解得：V=

7m1

30

，
故答案為：

7m1

30

；
⑤若二氧化硫部分被氧化，則生成的氧氣體積范圍為：0＜V＜

7m1

30

，
故答案為：0＜V＜

7m1

30

；
⑥若二氧化硫全部被氧化發(fā)生的反應為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應過程中無氧氣生成，V=0，
故答案為：0；

點評：本題考查了性質(zhì)實驗方案的設計方法及有關范圍討論化學計算，題目難度中等，明確題干信息及實驗目的為解答此類題的關鍵，解答過程中實驗設計的步驟和實驗方案的確定需要根據(jù)題干要求分析，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．