2.甲酸鈣廣泛用于食品、化工、石油等工業(yè)生產上,300~400℃左右分解.
實驗室制取的方法之一是:Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2↑.實驗室制取時,將工業(yè)用氫氧化鈣(含銅離子等雜質)和甲醛依次加入到質量分數為30-70%的過氧化氫溶液中(投料物質的量之比依次為1:2:1.2),最終可得到質量分數98%以上且重金屬含量極低的優(yōu)質產品.
(1)過氧化氫比理論用量稍多,其目的是使甲醛充分氧化,提高甲醛的利用率和產品純度.
(2)反應溫度最好控制在30-70℃之間,溫度不易過高,其主要原因是防止H2O2分解和甲醛揮發(fā).
(3)制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉抑制甲醛發(fā)生副反應外,還要加入少量的Na2S溶液,加硫化鈉的目的是除去重金屬離子(使重金屬離子形成硫化物沉淀除去).
(4)實驗時需強力攪拌45min,其目的是使反應物充分接觸,提高產率;結束后需調節(jié)溶液的pH 7~8,其目的是防止甲酸鈣水解(或除去甲酸).最后經結晶分離、干燥得產品.
分析 (1)化學反應中一種反應物過量目的是促進其他反應物充分反應,提高轉化率;
(2)溫度較高時,雙氧水易分解,甲醛易揮發(fā);
(3)重金屬離子與硫離子反應生成難溶的硫化物;
(4)攪拌是使反應物充分接觸,提高產率;甲酸鈣水解顯堿性,溶液為弱堿性能抑制其水解.
解答 解:(1)實驗室制取甲酸鈣反應原理為:Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2↑,過氧化氫為反應物,化學反應中一種反應物過量目的是促進其他反應物充分反應,提高轉化率,則加過量的過氧化氫能使甲醛充分氧化,提高甲醛的利用率和產品純度,
故答案為:使甲醛充分氧化,提高甲醛的利用率和產品純度;
(2)過氧化氫受熱易分解:2H2O2△_2H2O+O2↑,溫度較高時,雙氧水易分解,甲醛沸點只有-19.5℃,易揮發(fā),則反應溫度最好控制在30-70℃之間,溫度不易過高,能防止H2O2分解和甲醛揮發(fā);
故答案為:防止H2O2分解和甲醛揮發(fā);
(3)制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉抑制甲醛發(fā)生副反應外,還要加入少量的Na2S溶液,硫化鈉與重金屬離子結合生成硫化物,硫化物難溶于水,可以除去重金屬離子;
故答案為:除去重金屬離子(使重金屬離子形成硫化物沉淀除去);
(4)攪拌是使使反應物充分接觸,使其反應完全,提高產率;甲酸根離子為弱酸根離子,則甲酸鈣水解顯弱堿性,調節(jié)溶液pH 7~8,溶液為弱堿性能抑制甲酸鈣水解,結束后需調節(jié)溶液的pH 7~8,顯弱堿性,能除去甲酸,
故答案為:使反應物充分接觸,提高產率;防止甲酸鈣水解(或除去甲酸).
點評 本題考查甲酸鈣制備,涉及實驗操作原理、步驟等有關問題,主要考查了物質的制備、除雜質、提高產率的方法、實驗方案設計,題目難度中等,綜合培養(yǎng)了學生的實驗探究能力.