Question

【題目】過氧化鈣(CaO2)難溶于水，在常溫下穩定，在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣，因而廣泛應用于漁業、農業、環保等許多方面。下圖是以大理石(主要雜質是氧化鐵)等為原料制取過氧化鈣(CaO2)的流程。

請回答下列問題：

(1)操作①應包括下列操作中的____________。(填序號)

A.溶解 B.過濾 C.蒸餾 D.分液 E.蒸發結晶

(2)用氨水調節pH至8～9的目的是_________________________________。

(3)若測得濾液C中c(CO32-)＝10－3mol/L，則Ca2＋____(填“是”或“不”)沉淀完全。[已知c(Ca2＋)≤10－5 mol/L時即可視為沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9]

(4)若在濾液C中，加入HNO3使溶液呈酸性以得到副產物NH4NO3，則酸化后溶液中c(NH4+) _______c(NO3-)(填“≥”、“≤”、“<”、“>”或“＝”)。

(5)操作②是：在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣進行反應，一段時間后，再加入氫氧化鈉溶液，當調節溶液pH至9～11，才出現大量沉淀。寫出該反應的化學方程式_________________________；用簡要的文字解釋用氫氧化鈉調節pH至9～11的原因____________。

(6)已知大理石含CaCO3的質量分數為a，m g大理石可以制得n g CaO2，請計算：CaCO3 轉化為CaO2過程中，Ca原子的利用率__________________。

Answer 1

【答案】（1） ABE（2分）（2）除去Fe3＋（2分）

（3）是（2分）（4）＜（2分）

（5）CaCl2＋H2O2CaO2＋2HCl或（CaCl2＋H2O2＋2NaOH===CaO2↓＋2NaCl＋2H2O）（2分）；加入NaOH溶液使上述平衡向正反應方向移動，有利于CaO2沉淀的生成（3分）（6）（2分）

【解析】

試題（1）操作①是向碳酸鈣中加入鹽酸得到氯化鈣溶液繼而得到氯化鈣晶體的過程，所涉及到的操作步驟有用鹽酸溶液溶解碳酸鈣固體，過濾完未完全反應的碳酸鈣，以及通過蒸發結晶得到氯化鈣晶體。

（2）加入硝酸溶液之后，原溶液中的氧化鐵已近以三價鐵的形式存在，調節PH的目的就是通過形成氫氧化鐵來除去鐵離子。

（3）根據KSP以及溶液中的碳酸根離子的濃度不難求出鈣離子的濃度為4.96×10-6mol/L，所以可以認為鈣離子已經沉淀完全。

（4）根據溶液中正負電荷的代數和始終為0，而且溶液呈酸性，所以可得出溶液中銨根離子濃度比硝酸根離子濃度要小。

（5）氯化鈣與雙氧水的反應方程式為：CaCl2＋H2O2CaO2＋2HCl，調節PH才會出現大量沉淀的原因是，加入氫氧化鈉使得上述反應的平衡向正反應方向移動才會出現大量的過氧化鈣沉淀。

（6）已知過氧化鈣的相對分子質量為72，而碳酸鈣的相對原子質量為100，所以鈣原子的利用率為（n/72）/（ma/100）所以可以求得鈣原子的原子利用率為