Question

(12分)過氧化鈣晶體[CaO₂·8H₂O]較穩定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。廣泛應用于環境殺菌、消毒等領域。
Ⅰ．過氧化鈣晶體的制備
工業上生產CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化學方程式是                   。
（2）沉淀時常用冰水控制溫度在10℃以下，其可能原因分別是                   。
Ⅱ．過氧化鈣晶體含量的測定
準確稱取0.3000g產品于錐形瓶中，加入30 mL蒸餾水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.0200 mol·L^—1KMnO₄標準溶液滴定至終點。重復上述操作兩次。H₂O₂和KMnO₄反應的離子方程式為2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
（3）滴定終點觀察到的現象為          。
（4）根據表1數據，計算產品中CaO₂·8H₂O的質量分數（寫出計算過程）

滴定次數	樣品的質量/g	KMnO4溶液的體積/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溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率（或防止過氧化氫的分解）（2分）
（3）當滴入最后一滴KMnO₄標準溶液后溶液由無色變淺紅色，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的質量分數為：×100%＝82.91%（1分）

試題分析：（1）寫化學方程式要從反應物和生成物入手，先確定是否是氧化還原反應，從流程是看出反應物是CaCl₂、H₂O₂和NH₃，生物是CaO₂·8H₂O，根據質量守恒定律可知另一種生物是NH₄Cl，在這個反應中元素化合價沒有發生變化，所以不是氧化還原反應，先寫出CaCl₂+H₂O₂+NH₃——CaO₂·8H₂O↓+NH₄Cl，再根據觀察法進行配平，最后確定反應物還需要水參加反應。
（2）題目提供的條件是冰水控制溫度在10℃以下，首先容易想到的是減少過氧化氫的分解。
（3）根據酸堿滴定原理，利用酸堿指示劑變色來確定滴定終點，本題是用酸性KMnO₄來氧化H₂O₂，因為紫紅色KMnO₄溶液作氧化劑，會被還原成無色的Mn²⁺，所以不需要另加酸堿指示劑來確定滴定終點，當滴入最后一滴KMnO₄標準溶液后溶液由無色變淺紅色，且30s不褪色時，即可認定到達滴定終點。
（4）多步反應計算的特征是化學反應原理中多個反應連續發生，起始物與目標物之間存在確定的量的關系。解題時應先寫出有關反應的化學方程式或關系式，依據方程式找出連續反應的過程中不同反應步驟之間反應物、生成物物質的量的關系，最后確定已知物和目標產物之間的物質的量的關系，列出計算式求解，從而簡化運算過程。
根據表格1所提供的數據，首先要算出三次滴定消耗的KMnO₄的平均值為23.03mL，
2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺ ＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
CaCl₂+H₂O₂+2NH₃+8H₂O＝CaO₂·8H₂O↓+2NH₄Cl
再根據這兩個方程式得出MnO₄^－與CaO₂·8H₂O的關系，
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的質量分數為：×100%＝82.91%