【2015年四川省泸州市】过氧化钙晶体﹝CaO2·8H2O﹞-优题课

【2015年四川省泸州市】过氧化钙晶体﹝CaO₂·8H₂O﹞较稳定，呈白色，微溶于水，广泛应用于环境杀菌、消毒。以贝壳为原料制备CaO₂流程如下：

（1）气体X是CO₂，其名称是           ；将过氧化钙晶体与溶液分离的方法是      。
（2）反应Y需控制温度在0~5℃，可将反应容器放在           中，该反应是化合反应，反应产物是CaO₂·8H₂O，请写出化学方程式                            。获得的过氧化钙晶体中常含有Ca(OH)₂杂质，原因是                           。
（3）CaO₂的相对分子质量为         ，过氧化钙晶体﹝CaO₂·8H₂O﹞中H、O元素的质量比为         。
（4）为测定制得的过氧化钙晶体中CaO₂·8H₂O的质量分数，设计的实验如下：称取晶体样品50g，加热到220℃充分反应（方程式为2CaO₂·8H₂O2CaO＋O₂↑＋16H₂O↑，杂质不发生变化），测得生成氧气的质量为3.2g，请计算样品中CaO₂·8H₂O的质量分数（CaO₂·8H₂O相对分子质量为216），写出必要的计算过程。

科目化学题型综合题难度中等

氢是实现碳中和的能源载体。

（1）煤制氢的原理可表示为 $C + H_{2} O \begin{matrix} \underline{\underline{\begin{matrix} 高温、催化剂 \end{matrix}}} \end{matrix} X + H_{2}$ 。

① $X$ 中肯定含有的元素是　　。

②煤制氢的不足是　　（写出一点）。

（2）甲烷制氢包括重整、转化和分离等过程。甲烷制氢过程中产生的 $H_{2}$ 和 $C O_{2}$ 的混合气分离得到 $H_{2}$ 的过程如下：

①海水作为吸收剂时，下列措施有利于海水吸收二氧化碳的是　　（填序号）。

a．升高海水的温度

b．加快混合气的流速

c．增大气体的压强

②利用 $K_{2} C O_{3}$ 溶液吸收 $C O_{2}$ ，将其转化为 $KHC O_{3}$ ， $KHC O_{3}$ 在加热条件下即可分解生成 $C O_{2}$ 。比较 $CaC O_{3}$ 和 $KHC O_{3}$ 分解反应的不同，可推知 $CaC O_{3}$ 的稳定性　　（填“＞”或“＜”） $KHC O_{3}$ 的稳定性。

③使用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳并分离出氢气。补充完整氢氧化钠循环使用的方案。

步骤1：将氢气和二氧化碳的混合气通入足量的氢氧化钠溶液中。

步骤2：向步骤1所得的溶液中　　。

步骤3：过滤，得滤渣和氢氧化钠溶液。

（3）某种利用太阳能制氢的过程如图1所示。

①反应I的基本类型为　　。

②写出反应Ⅱ的化学方程式：　　。

（4）我国2030～2050年各种能源使用预期情况如图2所示。

①图2所涉及的能源中，属于不可再生能源的是　　。

②2030～2050年，预期我国能源结构的变化趋势是　　。

$CuS O_{4}$ 是化学实验中常见试剂。

（1）验证质量守恒定律。

步骤1：在锥形瓶中加入适量的 $CuS O_{4}$ 溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有 $CuS O_{4}$ 溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 $m_{1}$ 。

步骤2：将铁钉浸入到 $CuS O_{4}$ 溶液中，塞好橡胶塞。观察实验现象，待反应有明显现象后，将盛有 $CuS O_{4}$ 溶液和铁钉的锥形瓶一起放在托盘天平上称量，记录所称质量为 $m_{2}$ 。

①用砂纸将铁钉打磨干净的作用是　　。

②步骤2中可观察到明显的实验现象是　　。该变化可说明 $Fe$ 和 $Cu$ 的金属活动性由强到弱的顺序是　　。

③若 $m_{1} ＝ m_{2}$ ，可证明参加反应的 $Fe$ 和 $CuS O_{4}$ 的质量总和等于　　。

（2）探究 $CuS O_{4}$ 溶液对 $H_{2} O_{2}$ 分解具有催化作用。

①若要证明 $CuS O_{4}$ 溶液对 $H_{2} O_{2}$ 分解具有催化作用，除需证明 $CuS O_{4}$ 在反应前后化学性质和质量不发生改变外，还需证明的是　　。

②为探究 $CuS O_{4}$ 在反应前后质量是否发生改变，某同学设计如下实验：

向 $H_{2} O_{2}$ 溶液中滴入10g a%的 $CuS O_{4}$ 溶液，待反应完全后，向试管中加入足量的 $BaC l_{2}$ 溶液，产生沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀物为 $bg$ 。

上述实验步骤中若缺少“洗涤、干燥”，则通过沉淀物 $bg$ 计算出溶液中 $CuS O_{4}$ 的质量　　 $0.1 a g$ 。（填“大于”或“小于”或“等于”）

（3）将16.0g $CuS O_{4}$ 置于坩埚中加热，固体质量与成分随温度变化的曲线如图所示。

①650℃时， $CuS O_{4}$ 开始发生分解反应，生成 $CuO$ 和另一种氧化物 $X$ ， $X$ 的化学式为　　。

②1000℃时， $CuO$ 开始发生分解反应，生成 $C u_{2} O$ 和 $O_{2}$ 。计算图中 $m$ 的值。（写出计算过程，否则不得分）

硫酸是世界上产量最大、用途最广的酸，被称为“化学工业之母”。化学兴趣小组同学对硫酸进行了多角度的研究。

【物质制备】

（1）工业上采用接触法制硫酸：先煅烧黄铁矿得到 $S O_{2}$ ，再将 $S O_{2}$ 经过一系列变化得到硫酸。 $S O_{2}$ 中硫元素的化合价是　　。

【物质性质】

（2）用温度计的水银球一端蘸取浓硫酸，取出后在空气中放置一段时间，观察到温度计示数上升，是因为浓硫酸能吸收　　，并放出热量。

（3）请利用如图提供的仪器与药品，探究稀硫酸与氢氧化钠溶液的反应。

①取　　（填“A”或“B”）中的氢氧化钠溶液5mL加入烧杯中，并插入pH计。

②从另一试剂瓶中取出稀硫酸逐滴加入①的溶液中，并用　　（填仪器名称）不断搅拌。反应过程中溶液pH变化的部分数据如下表所示：

稀硫酸体积/mL	0	2	4	6	8	……
溶液pH	13.1	12.8	12.3	11.5	10.4	……

③在pH＝12.8时，溶液中的溶质是　　（填化学式）。

④滴加稀硫酸过程中，溶液pH不断减小的原因有：

a.硫酸与氢氧化钠发生了反应；

⑤为证明溶液pH从13.1减小到10.4的过程中，④中原因a起主要作用，需设计的实验方案是　　。

【定量研究】

（4）某工厂现有含碳酸钠的废水需要处理。为测定废水中碳酸钠的质量分数，化学兴趣小组同学取废水样品100g，加入溶质质量分数为10%的硫酸溶液9.8g，恰好完全反应，反应的化学方程式： $N a_{2} C O_{3} + H_{2} S O_{4} ＝ N a_{2} S O_{4} + H_{2} O + C O_{2} ↑$ （此废水中其他物质不与硫酸反应）。计算废水中碳酸钠的质量分数（写出计算过程）。

化学兴趣小组设计了如图所示两个装置，以 $H_{2} O_{2}$ 溶液为原料制备 $O_{2}$ ，可灵活控制气体的产生与停止。

（1）甲装置用 $Mn O_{2}$ 作催化剂，先用黏合剂将 $Mn O_{2}$ 粉末制成团状。

①仪器a的名称是　　。

②团状 $Mn O_{2}$ 应放在　　（填“试管底部”或“多孔隔板上”）。

③打开活塞K，经仪器a向试管中缓慢加入 $H_{2} O_{2}$ 溶液至浸没团状 $Mn O_{2}$ ，立即产生 $O_{2}$ ，收集完后，　　（填操作），反应随后停止。

（2）乙装置用铂丝（可上下抽动）作催化剂。安全管下端浸没于 $H_{2} O_{2}$ 溶液中，将铂丝插入溶液，立即产生 $O_{2}$ 。

①若烧瓶内压强过大，安全管中出现的现象是　　。

②当出现上述现象时，应采取的措施是　　。

（3）取100g $H_{2} O_{2}$ 溶液加入乙装置的烧瓶中，完全反应后，测得生成2.56g $O_{2}$ 。计算 $H_{2} O_{2}$ 溶液的溶质质量分数（写出计算过程）。

化学兴趣小组利用中和反应测定某 $N a O H$ 溶液的浓度，实验过程如下：

（1）配制稀盐酸：取 $10 g 36.5 %$ 的浓盐酸，加水稀释成 $1000 m L$ 的稀盐酸。所得稀盐酸中溶质的质量为＿＿＿＿＿；

（2）常温下，测定 $N a O H$ 溶液浓度：

Ⅰ.取 $20 g$ 待测 $N a O H$ 溶液于烧杯中，按图1所示将上述稀盐酸滴入，通过数字化传感器同时测定滴入烧杯内盐酸的体积和烧杯内溶液的 $p H$ ，得到如图2所示曲线。

Ⅱ.当 $N a O H$ 溶液与稀盐酸恰好完全反应时，所得溶液的 $p H$ 为＿＿＿＿＿。经计算，此时已滴入烧杯内的稀盐酸中，所含溶质的质量为 $0.073 g$ 。

设 $20 g N a O H$ 溶液中溶质的质量为 $x$ 。

$N a O H + H C l ＝ N a C l + H_{2} O$

$40 36.5$

$x 0.073 g$

列出比例式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

求解 $x ＝ 0.08 g$

答： $20 g N a O H$ 溶液中溶质的质量分数为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（列式并计算结果）；

（3）写出a点对应的溶液中大量存在的分子、离子＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（用化学符号表示）。