Question

4．實驗室以工業碳酸鈣（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質）為原料制取CaCl₂•2H₂O和CaO₂的主要流程如圖1：

（1）加入試劑X，調節溶液pH為堿性環境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，濾渣的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃．試劑X可以選擇下列的AB（填編號）．
A．CaO B．CaCO₃ C．NH₃•H₂O D．Ba（OH）₂
（2）操作II中進行蒸發濃縮時，除三角架、酒精燈外，還需要的儀器有玻璃棒和蒸發皿．
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反應中，溫度不宜太高的原因是溫度過高會導致雙氧水分解．
（4）用圖2裝置測定工業碳酸鈣的質量分數

①檢驗裝置B氣密性良好的實驗過程是關閉導管出口以及分液漏斗的瓶塞，打開分液漏斗的旋塞，液體不往下滴，證明氣密性良好．
②按A-B-C-D順序連接，然后從A裝置通入空氣，目的是讓生成的二氧化碳全部放出，進入C裝置，確保實驗結果的準確性；
③裝置D的作用為防止空氣中的二氧化碳進入裝置C中，引起實驗誤差．
④實驗時，準確稱取10.00g工業碳酸鈣3份，進行3次測定，測得BaCO₃沉淀的平均質量為17.73g，則樣品中CaCO₃的質量分數為90.00%．

Answer 1

分析 （1）調節溶液pH為堿性環境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉化為氫氧化物沉淀而除去，根據保證不引入雜質離子來選擇合適的調節pH值的試劑；
（2）根據蒸發操作所需儀器來回答；
（3）根據溫度過高會導致實驗誤差來回答；
（4）①根據氣壓原理來判斷裝置的氣密性情況；
②根據實驗原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的放出是關鍵；
③碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾；
④根據實驗的原理結合化學反應進行計算即可．

解答 解：（1）調節溶液pH為堿性環境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之轉化為氫氧化物沉淀而除去濾渣的主要成分是氫氧化鋁和氫氧化鐵，為了保證不引入雜質離子，所以中和鹽酸的酸性調節pH值可以用氧化鈣或是碳酸鈣，故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；AB；
（2）根據蒸發操作所需儀器有玻璃棒、蒸發皿、酒精燈、三腳架，故答案為：玻璃棒和蒸發皿；
（3）根據溫度過高會導致雙氧水分解，引起實驗誤差，故答案為：溫度過高會導致雙氧水分解；
（4）①根據氣壓原理來判斷裝置的氣密性，方法是關閉導管出口以及分液漏斗的瓶塞，打開分液漏斗的旋塞，液體不往下滴，證明氣密性良好，故答案為：關閉導管出口以及分液漏斗的瓶塞，打開分液漏斗的旋塞，液體不往下滴，證明氣密性良好；
②根據實驗原理，保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的放出是關鍵，所以從A裝置通入空氣，目的是保證碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳全部進入下一個裝置，故答案為：讓生成的二氧化碳全部放出，進入C裝置，確保實驗結果的準確性；
③碳酸鈣和鹽酸反應產生的二氧化碳的量不能受外界空氣中二氧化碳和水的干擾，裝置D的作用為防止空氣中的二氧化碳進入裝置C中，引起實驗誤差，故答案為：防止空氣中的二氧化碳進入裝置C中，引起實驗誤差；
④根據碳酸鈣中碳元素守恒，碳酸鈣中的碳元素先成為二氧化碳，然后是二氧化碳在和氫氧化鋇反應得到碳酸鋇沉淀，碳酸鋇中的碳元素全部來自碳酸鈣中，所以17.73gBaCO₃沉淀的物質的量為17.73g÷197g•mol^-1=0.09mol，所以碳酸鈣的物質的量是0.09mol，質量是9g，百分含量是9g÷10.00g×100%=90.00%，故答案為：90.00%．

點評 本題是以制備過氧化鈣為載體，考查實驗的設計與評價，涉及實驗的基本操作和實驗原理的理解，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．