Question

10．過氧化鈣在常溫下是無色粉末，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．
Ⅰ．某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室用鈣鹽制取CaO₂•8H₂O（該反應(yīng)為放熱反應(yīng)）裝置如圖：

（1）A為實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置，寫出A中發(fā)生的化學(xué)方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）儀器B的作用是防倒吸．
（3）寫出生成CaO₂•8H₂O的離子方程式Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓
（4）制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行，原因是溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
Ⅱ．該實(shí)驗(yàn)小組欲通過測量氣體的體積來探究CaO₂與SO₂反應(yīng)的特點(diǎn)．裝置如下圖：（硬質(zhì)玻璃管中為無水CaO₂）

【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(gè)反應(yīng)均發(fā)生，SO₂部分被氧化；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（5）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有一處明顯錯(cuò)誤，請改正裝置E中廣口瓶中的導(dǎo)氣管應(yīng)短進(jìn)長出．
（6）試劑A為濃硫酸，試劑B的作用是吸收未反應(yīng)的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管與CaO₂反應(yīng)．
【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(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
（7）在記錄量筒中的液面位置時(shí)，除視線平視外，還應(yīng)使廣口瓶和量筒液面相平．
（8）如果假設(shè)3成立，則V的取值范圍是0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$【M（CaO₂）=72，M（CaSO₃）=120】

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)室中用氯化銨和氫氧化鈣固體制取氧氣；
（2）氨氣極易溶于水，防止倒吸；
（3）CaCl₂與H₂O₂、NH₃、H₂O反應(yīng)生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl；
（4）溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
（5）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；
（6）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；
（7）依據(jù)壓強(qiáng)不變，在記錄量筒中的液面位置時(shí)，除視線平視外，還應(yīng)使廣口瓶和量筒液面相平，才能準(zhǔn)確測定生成氣體的體積；
（8）如果假設(shè)3成立，則二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣，結(jié)合反應(yīng)2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)裝置為用氯化銨和氫氧化鈣固體共熱制取氧氣，反應(yīng)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；
（2）A中產(chǎn)生的氨氣極易溶于C中，B裝置可以防倒吸；
故答案為：防倒吸；
（3）CaCl₂與H₂O₂、NH₃、H₂O反應(yīng)生成CaO₂•8H₂O與NH₄Cl，離子方程式為：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
故答案為：Ca²⁺+H₂O₂+2NH₃+8H₂O=2NH₄⁺+CaO₂•8H₂O↓；
（4）溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率，制取CaO₂•8H₂O一般在0～5℃的低溫下進(jìn)行；
故答案為：溫度過高，過氧化氫分解速率加快，過氧化氫利用率低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，控制低溫有利于CaO₂•8H₂O晶體的析出，提高產(chǎn)率；
（5）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；
（6）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(yīng)的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管與CaO₂反應(yīng)；
故答案為：吸收未反應(yīng)的SO₂，防止裝置E中的水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管與CaO₂反應(yīng)；
（7）依據(jù)壓強(qiáng)不變，在記錄量筒中的液面位置時(shí)，除視線平視外，還應(yīng)使廣口瓶和量筒液面相平，才能準(zhǔn)確測定生成氣體的體積；
故答案為：使廣口瓶和量筒液面相平；
（8）如果假設(shè)3成立，則二氧化硫部分被氧化，則生成部分氧氣，結(jié)合反應(yīng)2SO₂+2CaO₂=2CaSO₃+O₂和SO₂+CaO₂=CaSO₄可知，
若SO₂未被氧化，發(fā)生反應(yīng)方程式為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，依據(jù)化學(xué)方程式和反應(yīng)增重計(jì)算E中收集的氧氣：
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=$\frac{7{m}_{1}}{30}$，
所以當(dāng)二氧化硫部分被氧化時(shí)，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．