Question

實驗室以工業碳酸鈣（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質）為原料制取CaCl₂·H₂O和CaO₂的主要流程如下：

（1）加入試劑X，調節溶液pH為堿性環境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，濾渣的主要成分是___________。試劑X可以選擇下列的________（填編號）。

A．CaO

B．CaCO3

C．NH3·H2O

D．Ba(OH)2

（2）操作II中進行蒸發濃縮時，除三角架、酒精燈外，還需要的儀器有__________。
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反應中，溫度不宜太高的原因是_______________。
（4）用下列裝置測定工業碳酸鈣的質量分數

①檢驗裝置B氣密性良好的實驗過程是__________________________。
②按A—B—C—D順序連接，然后從A裝置通入空氣，目的是_______________。
③裝置D的作用為______________________。
④實驗時，準確稱取10.00g工業碳酸鈣3份，進行3次測定，測得BaCO₃沉淀的平均質量為17.73g，則樣品中CaCO₃的質量分數為__________________。

Answer 1

（除去注明外，每空2分，共14分）（1）Fe(OH)₃和Al(OH)₃   AC （2）蒸發皿、玻璃棒（坩堝鉗）
（3）防止溫度過高H₂O₂分解
（4）①關閉分液漏斗的活塞，用止水夾夾住左邊（或右邊或不用）橡皮管處，將右邊（或左邊或兩邊）導氣管插入水中，微熱B裝置，發現導氣管有氣泡產生，冷卻后，導氣管有一段液柱形成，注明氣密性良好（合理即可）   ②排凈裝置中二氧化碳（1分）
③防止空氣中CO₂與Ba(OH)₂溶液反應（1分）  ④90%

試題分析：（1）在堿性條件下，Al³⁺、Fe³⁺分別生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀，所以濾渣的主要成分是Fe(OH)₃和Al(OH)₃；由于實驗室以工業碳酸鈣為原料制取CaCl₂·H₂O和CaO₂的，所以試劑X不能選用碳酸鈣。又因為不能引入新的雜質，所以不能選擇氫氧化鋇，可以選擇氧化鈣。由于后續實驗中加入碳酸銨，所以X還可以是氨水，即答案選AC。
（2）由于氯化鈣易溶于水，所以要得到氯化鈣晶體，應該是蒸發濃縮冷卻結晶，所以操作II中進行蒸發濃縮時，除三角架、酒精燈外，還需要的儀器有蒸發皿、玻璃棒（坩堝鉗）。
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反應中，需要雙氧水參加。由于雙氧水易分解，所以溫度不宜太高的原因是）防止溫度過高H₂O₂分解。
（4）①由于B裝置中含有分液漏斗，所以要檢驗其氣密性，正確的操作應該是關閉分液漏斗的活塞，用止水夾夾住左邊（或右邊或不用）橡皮管處，將右邊（或左邊或兩邊）導氣管插入水中，微熱B裝置，發現導氣管有氣泡產生，冷卻后，導氣管有一段液柱形成，注明氣密性良好。
②實驗原理是利用鹽酸和碳酸鈣反應生成CO₂，CO₂被氫氧化鋇吸收生成碳酸鋇沉淀，然后通過稱量C裝置的即可。由于在反應中裝置中會殘留CO₂，所以通入空氣的目的是排凈裝置中二氧化碳。
③由于空氣中含有CO₂，因此D裝置中堿石灰的作用是防止空氣中CO₂與Ba(OH)₂溶液反應。
④根據碳原子守恒可知，CaCO₃的質量是×100g/mol＝9.00g，所以樣品中CaCO₃的質量分數為×100%＝90%。