Question

1．過氧化鈣（CaO₂）難溶于水，在常溫下穩(wěn)定，在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣，因而廣泛應(yīng)用于漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等許多方面．下圖是以大理石（主要雜質(zhì)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）用氨水調(diào)節(jié)pH至8～9的目的是除去Fe³⁺．
（2）若測得濾液C中c（CO₃^2-）=10^-3mol/L，則Ca²⁺是（填“是”或“否”）沉淀完全．（已知c（Ca²⁺）≤10^-5mol/L可視為沉淀完全；Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9）
（3）若在濾液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副產(chǎn)物NH₄NO₃，則酸化后溶液中，c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“=”）．
（4）在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣進(jìn)行反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl，一段時間后，再加入氫氧化鈉溶液，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液pH至9～11，才出現(xiàn)大量沉淀．用化學(xué)方程式和簡要的文字解釋需用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至9～11的原因加入NaOH溶液使上述平衡向正反應(yīng)方向，有利于CaO₂沉淀的生成．

Answer 1

分析 大理石（主要雜質(zhì)是氧化鐵）與硝酸反應(yīng)生成硝酸鈣和硝酸鐵，則濾液A的成分有硝酸鈣和硝酸鐵以及剩余的硝酸，當(dāng)pH至8-9范圍段內(nèi)時，三價鐵可易形成沉淀，所以濾渣B是氫氧化鐵，濾液B是硝酸鈣，和碳酸銨之間可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣和硝酸銨，過濾，沉淀碳酸鈣用鹽酸溶解然后蒸發(fā)結(jié)晶可以得到氯化鈣晶體，再失水成為無水氯化鈣，雙氧水可以和氯化鈣反應(yīng)生成過氧化鈣和鹽酸，
（1）pH至8-9范圍段內(nèi)時，三價鐵可易形成沉淀；
（2）依據(jù)溶度積常數(shù)計算此時鈣離子難度減小分析判斷；
（3）酸化后溶液中，銨根離子水解；
（4）雙氧水可以和氯化鈣反應(yīng)生成過氧化鈣和鹽酸；氫氧化鈉溶液加入和鹽酸反應(yīng)促進(jìn)平衡正向進(jìn)行生成過氧化鈣．

解答 解：根據(jù)圖示信息可知：濾液A的成分有硝酸鈣和硝酸鐵以及剩余的硝酸，當(dāng)pH至8-9范圍段內(nèi)時，三價鐵可易形成沉淀，所以濾渣B是氫氧化鐵，濾液B是硝酸鈣，和碳酸銨之間可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣和硝酸銨，過濾，沉淀碳酸鈣用鹽酸溶解然后蒸發(fā)結(jié)晶可以得到氯化鈣晶體，再失水成為無水氯化鈣，雙氧水可以和氯化鈣反應(yīng)生成過氧化鈣和鹽酸，
（1）用氨水調(diào)節(jié)pH至8-9，三價鐵可易形成沉淀，從而分離出硝酸鈣溶液，
故答案為：除去Fe³⁺；
（2）若測得濾液C中c（CO₃^2-）=10^-3　mol/L，Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9；Ksp=Ca²⁺+CO₃^2-=10^-3　mol/L×c（Ca²⁺）=4.96×10^-9 ，c（Ca²⁺）=4.96×10^-6 mol/L，已知c（Ca²⁺）≤10^-5mol/L可視為沉淀完全，所以此時鈣離子沉淀完全；
故答案為：是；
（3）若在濾液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副產(chǎn)物NH₄NO₃，銨根離子水解，則酸化后溶液中c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）；
故答案為：＜；
（4）雙氧水可以和氯化鈣反應(yīng)生成過氧化鈣和鹽酸，即CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl，加入NaOH溶液使上述平衡向正反應(yīng)方向，有利于CaO₂沉淀的生成；
故答案為：CaCl₂+H₂O₂=CaO₂↓+2HCl；加入NaOH溶液使上述平衡向正反應(yīng)方向，有利于CaO₂沉淀的生成．

點評 本題考查了制備方案的設(shè)計，題目難度中等，明確制備流程為解答關(guān)鍵，注意掌握難溶物溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用方法，試題有利于提高學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>