Question

甲酸鈣廣泛用于食品、化工、石油等工業生產上，300～400℃左右分解。Ⅰ、實驗室制取的方法之一是：Ca(OH)₂ +2HCHO + H₂O₂ = Ca(HCOO)₂ + 2H₂O + H₂↑。
實驗室制取時，將工業用氫氧化鈣和甲醛依次加入到質量分數為30-70%的過氧化氫溶液中（投料物質的量之比依次為1∶2∶1.2），最終可得到質量分數98%以上且重金屬含量極低的優質產品。
（1）過氧化氫比理論用量稍多，其目的是               。
（2）反應溫度最好控制在30-70℃之間，溫度不易過高，其主要原因是               。
（3）制備時在混合溶液中要加入微量硼酸鈉抑制甲醛發生副反應外，還要加入少量的Na₂S溶液，加硫化鈉的目的是               。
（4）實驗時需強力攪拌45min，其目的是               ；結束后需調節溶液的pH 7～8，其目的是               。最后經結晶分離、干燥得產品。
Ⅱ、某研究性學習小組用工業碳酸鈣(主要成分為CaCO₃；雜質為：Al₂O₃、FeCO₃) 為原料，先制備無機鈣鹽，再與甲酸鈉溶液混合制取甲酸鈣。結合如圖幾種物質的溶解度曲線及表中相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L^-1計算)，現提供的試劑有：a.甲酸鈉，b.5mol·L^－1硝酸，c. 5mol·L^－1鹽酸，d. 5mol·L^－1硫酸，e. 3%H₂O₂溶液，f.澄清石灰水。

請補充完整由碳酸鈣制備甲酸鈣的實驗步驟

金屬 離子	開始沉淀 的pH	沉淀完全 的pH
Fe3＋	1. 1	3. 2
Al3＋	3. 0	5. 0
Fe2＋	5. 8	8. 8

 
步驟1.稱取13.6g甲酸鈉溶于約20mL水，配成溶待用，并稱取研細的碳酸鈣樣品10g待用。
步驟2.               。
步驟3.               。
步驟4.過濾后，將濾液與甲酸鈉溶液混合，調整溶液pH 7～8，充分攪拌，所得溶液經蒸發濃縮、                  、洗滌、60℃時干燥得甲酸鈣晶體。

Answer 1

Ⅰ（1）使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和產品純度（2分）
（2）防止H₂O₂分解和甲醛揮發（2分）
（3）除去重金屬離子（使重金屬離子形成硫化物沉淀除去）（2分）
（4）使反應物充分接觸，提高產率（2分）；防止甲酸鈣水解（或除去甲酸）（2分）
Ⅱ 用稍過量硝酸溶解碳酸鈣樣品（2分）；用石灰水調整溶液pH 5（2分）；趁熱過濾（1分）。
或：用稍過量鹽酸溶解碳酸鈣樣品（2分）；滴入適量的H₂O₂，并用石灰水調節溶液pH為 5（2分）；過濾（1分）。

試題分析：Ⅰ（1）化學反應中一種反應物過量目的是促進其他反應物充分反應，提高轉化率；（2）雙氧水易分解，甲醛易揮發，所以溫度不易過高；（3）題干中提出產品中重金屬含量極低，故該步是產生難溶的硫化物，除去重金屬離子；（4）攪拌是使使反應物充分接觸，使其反應完全，提高產率；甲酸鈣為堿性水解，溶液為弱堿性是抑制其水解；Ⅱ該實驗首先要去除雜質，同時生成可溶性鈣鹽，雜質中亞鐵離子首先要氧化為鐵離子（雙氧水或硝酸），再生成氫氧化鐵除去，鋁離子也要生成堿除去，故調節pH為5（用石灰水調節）；然后加入甲酸鈉溶液混合生成溶解度較小、隨溫度變化不明顯是甲酸鈣，經蒸發濃縮，得到甲酸鈣固體，趁熱過濾，防止其它晶體析出。