Question

(12分)过氧化钙晶体[CaO₂·8H₂O]较稳定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。广泛应用于环境杀菌、消毒等领域。
Ⅰ．过氧化钙晶体的制备
工业上生产CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是                   。
（2）沉淀时常用冰水控制温度在10℃以下，其可能原因分别是                   。
Ⅱ．过氧化钙晶体含量的测定
准确称取0.3000g产品于锥形瓶中，加入30 mL蒸馏水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.0200 mol·L^—1KMnO₄标准溶液滴定至终点。重复上述操作两次。H₂O₂和KMnO₄反应的离子方程式为2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
（3）滴定终点观察到的现象为          。
（4）根据表1数据，计算产品中CaO₂·8H₂O的质量分数（写出计算过程）

滴定次数	样品的质量/g	KMnO4溶液的体积/mL
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

                                   

Answer 1

（1）CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O＝CaO₂·8H₂O↓+2NH₄Cl （2分）
（2）①温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率（或防止过氧化氢的分解）（2分）
（3）当滴入最后一滴KMnO₄标准溶液后溶液由无色变浅红色，且30s不褪色（2分）
（4）82.91%
5(CaO₂·8H₂O)～5H₂O₂～2KMnO₄（1分）
n(CaO₂·8H₂O)＝n(KMnO₄)
＝×0.0200 mol·L^—1×23.03mL×10^—3L·mL^—1（1分）
＝1.151×10^—3 mol（1分）
CaO₂·8H₂O的质量分数为：×100%＝82.91%（1分）

试题分析：（1）写化学方程式要从反应物和生成物入手，先确定是否是氧化还原反应，从流程是看出反应物是CaCl₂、H₂O₂和NH₃，生物是CaO₂·8H₂O，根据质量守恒定律可知另一种生物是NH₄Cl，在这个反应中元素化合价没有发生变化，所以不是氧化还原反应，先写出CaCl₂+H₂O₂+NH₃——CaO₂·8H₂O↓+NH₄Cl，再根据观察法进行配平，最后确定反应物还需要水参加反应。
（2）题目提供的条件是冰水控制温度在10℃以下，首先容易想到的是减少过氧化氢的分解。
（3）根据酸碱滴定原理，利用酸碱指示剂变色来确定滴定终点，本题是用酸性KMnO₄来氧化H₂O₂，因为紫红色KMnO₄溶液作氧化剂，会被还原成无色的Mn²⁺，所以不需要另加酸碱指示剂来确定滴定终点，当滴入最后一滴KMnO₄标准溶液后溶液由无色变浅红色，且30s不褪色时，即可认定到达滴定终点。
（4）多步反应计算的特征是化学反应原理中多个反应连续发生，起始物与目标物之间存在确定的量的关系。解题时应先写出有关反应的化学方程式或关系式，依据方程式找出连续反应的过程中不同反应步骤之间反应物、生成物物质的量的关系，最后确定已知物和目标产物之间的物质的量的关系，列出计算式求解，从而简化运算过程。
根据表格1所提供的数据，首先要算出三次滴定消耗的KMnO₄的平均值为23.03mL，
2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O＝CaO₂·8H₂O↓+2NH₄Cl
再根据这两个方程式得出MnO₄^－与CaO₂·8H₂O的关系，
n(CaO₂·8H₂O)＝n(KMnO₄)
＝×0.0200 mol·L^—1×23.03mL×10^—3L·mL^—1（1分）
＝1.151×10^—3 mol（1分）
CaO₂·8H₂O的质量分数为：×100%＝82.91%