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过氧化钙(CaO2)是一种对环境友好的多功能无机化合物,某实验小组在实验室用两种方法制取CaO2.查阅资料从溶液中制得的过氧化钙含有结晶水,其结晶水合物化学式为CaO2•8H2O,在140
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过氧化钙(CaO2)是一种对环境友好的多功能无机化合物,某实验小组在实验室用两种方法制取CaO2.
【查阅资料】
从溶液中制得的过氧化钙含有结晶水,其结晶水合物化学式为CaO2•8H2O,在140~200℃脱水干燥,即得过氧化钙成品.加热至350℃左右,过氧化钙迅速分解,生成氧化钙,并放出氧气.过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气.
【进行实验】
甲组:由鸡蛋壳(含碳酸钙高达90%)为原料最终反应制得,其制备流程如图1所示,其中鸡蛋壳的预处理主要是除去碳酸钙以外的大部分杂质.
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(1)气体X是___,两次加水发生的都是化合反应,写出相关反应方程式___,___. CaO2•8H2O实际获得的产品不纯,主要含有的固体杂质是___.
乙组:由氨气、双氧水、氯化钙为原料,制得CaO2•8H2O沉淀,同时产生副产品氯化氢,反应装置如图2所示.
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(2)装置A加热的是熟石灰和硫酸铵,写出该反应的化学方程式___.
(3)制取CaO2•8H2O的化学方程式:CaCl2+H2O2+2NH3•H2O+6H2O═CaO2•8H2O+2Y.则Y的化学式___,该反应一般在0~5℃的低温下进行,温度不能过高的原因是___.
【定性测定】
(4)产品性质测定:甲组取产品充分加热,可用___ 检验产生的气体.乙组取产品加水,滴入无色酚酞溶液,酚酞变红,说明产品加水后生成碱性物质.若需得到同样的结论,甲组___(填“能”或“不能”)采用与乙组相同的方法.
【定量测定】
(5)2.76g CaO2•8H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线,140℃时完全脱水,杂质受热不分解)如图3所示.
①试确定CaO2•8H2O样品中结晶水的质量=___g.
②该样品中CaO2•8H2O的质量分数___.(写出计算过程)
【交流讨论】
(6)对于上述两种制取CaO2•8H2O的方法有关评价合理的是___(填序号).
A.理论上甲组反应的原子利用率达100%,符合绿色化学理念
B.在原料充分转化的前提下,甲组的CaO2•8H2O沉淀过滤后不用洗涤,操作简便
C.乙组产生的副产品氯化氢可能会影响CaO2的产率.
【查阅资料】
从溶液中制得的过氧化钙含有结晶水,其结晶水合物化学式为CaO2•8H2O,在140~200℃脱水干燥,即得过氧化钙成品.加热至350℃左右,过氧化钙迅速分解,生成氧化钙,并放出氧气.过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气.
【进行实验】
甲组:由鸡蛋壳(含碳酸钙高达90%)为原料最终反应制得,其制备流程如图1所示,其中鸡蛋壳的预处理主要是除去碳酸钙以外的大部分杂质.
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(1)气体X是___,两次加水发生的都是化合反应,写出相关反应方程式___,___. CaO2•8H2O实际获得的产品不纯,主要含有的固体杂质是___.
乙组:由氨气、双氧水、氯化钙为原料,制得CaO2•8H2O沉淀,同时产生副产品氯化氢,反应装置如图2所示.
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(2)装置A加热的是熟石灰和硫酸铵,写出该反应的化学方程式___.
(3)制取CaO2•8H2O的化学方程式:CaCl2+H2O2+2NH3•H2O+6H2O═CaO2•8H2O+2Y.则Y的化学式___,该反应一般在0~5℃的低温下进行,温度不能过高的原因是___.
【定性测定】
(4)产品性质测定:甲组取产品充分加热,可用___ 检验产生的气体.乙组取产品加水,滴入无色酚酞溶液,酚酞变红,说明产品加水后生成碱性物质.若需得到同样的结论,甲组___(填“能”或“不能”)采用与乙组相同的方法.
【定量测定】
(5)2.76g CaO2•8H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线,140℃时完全脱水,杂质受热不分解)如图3所示.
①试确定CaO2•8H2O样品中结晶水的质量=___g.
②该样品中CaO2•8H2O的质量分数___.(写出计算过程)
【交流讨论】
(6)对于上述两种制取CaO2•8H2O的方法有关评价合理的是___(填序号).
A.理论上甲组反应的原子利用率达100%,符合绿色化学理念
B.在原料充分转化的前提下,甲组的CaO2•8H2O沉淀过滤后不用洗涤,操作简便
C.乙组产生的副产品氯化氢可能会影响CaO2的产率.
▼优质解答
答案和解析
(1)由于气体X是高温煅烧碳酸钙得到,所以气体X是 二氧化碳,两次加水发生的都是化合反应,其一是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,其二是氧化钙和过氧化氢以及水反应生成CaO2.8H2O,对应的化学方程式依次为:CaO+H2O═Ca(OH)2,CaO+H2O2+7H2O═CaO2.8H2O.由于过程中氧化钙遇到了水生成氢氧化钙,所以 CaO2•8H2O实际获得的产品不纯,主要含有的固体杂质是 Ca(OH)2.
(2)装置A加热的是熟石灰和硫酸铵,生成硫酸钙和氨气以及水,对应的化学方程式 Ca(OH)2+(NH4)2SO4
CaSO4+2NH3↑+2H2O.
(3)制取CaO2•8H2O的化学方程式:CaCl2+H2O2+2NH3•H2O+6H2O═CaO2•8H2O+2Y.根据质量守恒定律可得,Y的化学式 NH4Cl.该反应一般在0~5℃的低温下进行,由于过程中加入了氨水,氨水是氨气溶解于水形成的溶液,所以温度升高会导致气体溶解度降低而挥发出来,所以温度不能过高的原因是氨水受热会加剧挥发.
(4)产品性质测定:甲组取产品充分加热,由于信息提示为“加热至350℃左右,过氧化钙迅速分解,生成氧化钙,并放出氧气”,而检验氧气一般使用带火星的木条,所以可用带火星的木条检验产生的气体.乙组取产品加水,根据信息提示“过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气”,生成物为碱性的氢氧化钙,所以滴入无色酚酞溶液,酚酞变红.由于甲组加热后生成了氧化钙,而氧化钙遇到无色酚酞溶液,能和水反应得到碱性的氢氧化钙,使酚酞变红,所以若需得到同样的结论,甲组能采用与乙组相同的方法.
(5)由图可以看出失去的结晶水的质量为2.76g-1.32g=1.44g.
设样品中CaO2•8H2O的质量为x
CaO2•8H2O
CaO2+8H2O
216 144
x 1.44g
=
x=2.16g
样品中CaO2•8H2O的质量分数为
×100%≈78.3%
答:①CaO2•8H2O样品中结晶水的质量=1.44g.
②该样品中CaO2•8H2O的质量分数 78.3%.
(6)
A.由于甲组实验中生成二氧化碳气体,之后的反应中没有二氧化碳的参与,所以甲组反应的原子利用率不是100%.错误;
B.在原料充分转化的前提下,由于甲组中生成了氢氧化钙等杂质,所以甲组的CaO2•8H2O沉淀过滤后需要洗涤.错误;
C.乙组产生的副产品氯化氢由于会和产品反应,所以可能会影响CaO2的产率.正确.
故选:C.
故答案为:
【进行实验】
(1)二氧化碳;CaO+H2O═Ca(OH)2; CaO+H2O2+7H2O═CaO2.8H2O; Ca(OH)2.
(2)Ca(OH)2+(NH4)2SO4
CaSO4+2NH3↑+2H2O.
(3)NH4Cl;氨水受热会加剧挥发.
(4)带火星的木条;能.
(5)①1.44.
②78.3%;
(6)C.
(1)由于气体X是高温煅烧碳酸钙得到,所以气体X是 二氧化碳,两次加水发生的都是化合反应,其一是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,其二是氧化钙和过氧化氢以及水反应生成CaO2.8H2O,对应的化学方程式依次为:CaO+H2O═Ca(OH)2,CaO+H2O2+7H2O═CaO2.8H2O.由于过程中氧化钙遇到了水生成氢氧化钙,所以 CaO2•8H2O实际获得的产品不纯,主要含有的固体杂质是 Ca(OH)2.
(2)装置A加热的是熟石灰和硫酸铵,生成硫酸钙和氨气以及水,对应的化学方程式 Ca(OH)2+(NH4)2SO4
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(3)制取CaO2•8H2O的化学方程式:CaCl2+H2O2+2NH3•H2O+6H2O═CaO2•8H2O+2Y.根据质量守恒定律可得,Y的化学式 NH4Cl.该反应一般在0~5℃的低温下进行,由于过程中加入了氨水,氨水是氨气溶解于水形成的溶液,所以温度升高会导致气体溶解度降低而挥发出来,所以温度不能过高的原因是氨水受热会加剧挥发.
(4)产品性质测定:甲组取产品充分加热,由于信息提示为“加热至350℃左右,过氧化钙迅速分解,生成氧化钙,并放出氧气”,而检验氧气一般使用带火星的木条,所以可用带火星的木条检验产生的气体.乙组取产品加水,根据信息提示“过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气”,生成物为碱性的氢氧化钙,所以滴入无色酚酞溶液,酚酞变红.由于甲组加热后生成了氧化钙,而氧化钙遇到无色酚酞溶液,能和水反应得到碱性的氢氧化钙,使酚酞变红,所以若需得到同样的结论,甲组能采用与乙组相同的方法.
(5)由图可以看出失去的结晶水的质量为2.76g-1.32g=1.44g.
设样品中CaO2•8H2O的质量为x
CaO2•8H2O
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216 144
x 1.44g
216 |
144 |
x |
1.44g |
x=2.16g
样品中CaO2•8H2O的质量分数为
2.16g |
2.76g |
答:①CaO2•8H2O样品中结晶水的质量=1.44g.
②该样品中CaO2•8H2O的质量分数 78.3%.
(6)
A.由于甲组实验中生成二氧化碳气体,之后的反应中没有二氧化碳的参与,所以甲组反应的原子利用率不是100%.错误;
B.在原料充分转化的前提下,由于甲组中生成了氢氧化钙等杂质,所以甲组的CaO2•8H2O沉淀过滤后需要洗涤.错误;
C.乙组产生的副产品氯化氢由于会和产品反应,所以可能会影响CaO2的产率.正确.
故选:C.
故答案为:
【进行实验】
(1)二氧化碳;CaO+H2O═Ca(OH)2; CaO+H2O2+7H2O═CaO2.8H2O; Ca(OH)2.
(2)Ca(OH)2+(NH4)2SO4
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(3)NH4Cl;氨水受热会加剧挥发.
(4)带火星的木条;能.
(5)①1.44.
②78.3%;
(6)C.
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