Question

本題分子量用以下數據：H₂O18.0，CaO56.0，CaO₂72.0。
過氧化鈣是一種安全無毒的氧化物，通常含有部分CaO，且帶有數量不等的結晶水。為分析某過氧化鈣樣品的組成進行了如下實驗。
①稱取0.270g樣品，灼熱使之完全分解，生成CaO、O₂和H₂O，得到的O₂在標準狀況下體積為33.6mL。
②另取0.120g樣品，溶于稀鹽酸，加熱煮沸，使生成的H₂O₂完全分解。然后將溶液中的Ca²⁺完全轉化成CaC₂O₄沉淀，經過濾洗滌后，將沉淀溶于熱的稀硫酸，用0.0200mol·L^-1KMnO₄溶液滴定，共用去31.0mLKMnO₄溶液。化學方程式如下：
5CaC₂O₄+2KMnO₄+8H₂SO₄==K₂SO₄+2MnSO₄+5CaSO₄+10CO₂↑+8H₂O
（1）寫出CaO₂受熱分解的化學方程式。
（2）計算樣品中CaO₂的質量分數。
（3）計算樣品中CaO₂·xH₂O的x值。

Answer 1

（1）2CaO₂2CaO+O₂↑
（2）=80.0％
（3）n（CaC₂O₄）=n（Ca²⁺）=31.0×10^-3L×0.0200mol·L^-1=0.00155mol
其中CaO₂所含的n（Ca²⁺）=
m（CaO）=（0.00155mol-0.00133mol）×56.0g·mol^-1=0.012g
m（H₂O）=0.120g-0.120g×80.0％-0.012g=0.012g
   

【錯解分析】第（1）問：①CaO₂==CaO+O₂，②CaO₂==Ca+O₂，③2CaO₂+H₂O==2CaO+O₂+H₂O，④2CaO₂·nH₂O==2CaO+O₂+2nH₂O（n=1，2，3……即定值）。
第（2）問：①40％，②62％，③[。來源:
第（3）問：①（72+18x）：0.120=1：（1.55×10^-3），②72∶M（CaO₂·xH₂O）=80％，M=90，x=1。
【正解】第（1）問：根據信息①，可寫出CaO₂受熱分解的化學方程式：
2CaO₂CaO+O₂↑。常見①誤區，是由于未配平所致。②誤區是由于未讀懂題示信息所致。③誤區是由于多寫了水的分子式所致。④誤區是由于未通觀全題的敘述，誤將CaO₂·xH₂O寫成有定值的水，造成失誤。第（2）問：根據信息①中，O₂在標準狀況下的體積可求出的物質的量為33.6mL÷22400mL·mol^-1=1.50×10^-3mol。
根據關系式2CaO₂～O₂，可求得CaO₂物質的量為2×1.50×10^-3mol，CaO₂質量為2×1.50×10^-3mol×72.0g·mol^-1
樣品中CaO₂的質量分數為：
出現①誤區，是由于化學方程式未配平，關系式未找對（CaO₂～O₂），導致失誤。出現②誤區，是由于誤將CaO₂的摩爾質量72.0g·mol^-1用CaO的摩爾質量56.0g·mol^-1代入式中計算，導致失誤。出現③誤區，是由于未用題中數據，直接用CaO₂·H₂O的摩爾質量進行求算，雖然計算結果都是80％，但計算的依據錯誤。
第（3）問：根據信息②，可求出CaC₂O₄物質的量（即Ca²⁺總物質的量），所用關系式為：
5CaC₂O₄～2KMnO₄
KMnO₄的物質的量為0.0200mol·L^-1×31.0mL×10^-3L·mL^-1·CaC₂O₄的物質的量為0.0200mol·L^-1×31.0×10^-3L×5/2=0.00155mol
其中CaO₂所含Ca²⁺的物質的量為：
n（Ca²⁺）=
CaO的物質的量為0.00155mol-0.00133mol
m（CaO）=（0.00155mol-0.00133mol）×56.0g·mol^-1
=0.012g
m（H₂O）=0.120g-0.120g×80.0％-0.012g=0.012g
CaO₂與H₂O的物質的量之比為
   
故
出現①誤區，是由于錯誤列式：
CaO₂·xH₂O～CaC₂O₄～xH₂O
（72+18x）g              1mol
0.120g        1.55×10^-3mol
誤將0.120g全部看成CaO₂·xH₂O，忽略了樣品中“通常含有部分CaO”，CaO₂·xH₂O～CaC₂O₄這個關系式也是錯的，CaC₂O₄的物質的量是溶液中全部Ca²⁺的物質的量，它不等于CaO₂中所含的Ca²⁺的物質的量。
出現②誤區，是由于誤將樣品中CaO₂的質量分數（80％）作為結晶水合物中含CaO₂的質量分數，進行推算，導致失誤。