Question

【題目】I.四溴化鈦（TiBr4）可用作橡膠工業中烯烴聚合反應的催化劑。已知TiBr4常溫下為橙黃色固體，熔點為38.3℃，沸點為233.5℃，具有潮解性且易發生水解。實驗室利用反應TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制備TiBr4的裝置如圖所示。回答下列問題：

（1）檢查裝置氣密性并加入藥品后，加熱前應進行的操作是___，反應結束后應繼續通入一段時間CO2，主要目的是___。

（2）將連接管切斷并熔封，采用蒸餾法提純。此時應將a端的儀器改裝為___、承接管和接收瓶，在防腐膠塞上加裝的儀器是___（填儀器名稱）。

II.過氧化鈣溶于酸，極微溶于水，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，通常可用作醫用殺菌劑、消毒劑、防腐劑。已知從溶液中制得的過氧化鈣帶有8個結晶水，在100℃時會脫水生成米黃色的無水過氧化鈣，而無水過氧化鈣在349℃時會迅速分解生成CaO和O2。以下是一種用純凈的碳酸鈣制備過氧化鈣的實驗方案。請回答下列問題：

CaCO3濾液白色結晶

（3）步驟①的具體操作為向碳酸鈣中逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體，此時溶液呈___性（填“酸”、“堿”或“中”）。將溶液煮沸，趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是__。

（4）步驟②中反應的化學方程式為__，該反應需要在冰浴下進行，原因是__。

（5）為測定產品中過氧化鈣的質量分數，取1.2g樣品，在溫度高于349℃時使之充分分解，并將產生的氣體（恢復至標準狀況）通過如圖所示裝置收集，測得量筒中水的體積為112mL，則產品中過氧化鈣的質量分數為___。

Answer 1

【答案】打開K1，關閉K2和K3，通入二氧化碳 排出殘留在裝置中的四溴化鈦和溴蒸氣 直形冷凝管 溫度計 酸 除去溶液中的二氧化碳 CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2O=CaO28H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2+2NH4Cl+2H2O 溫度過高時過氧化氫分解 60%

【解析】

I.TiBr4常溫易潮解，所以制備TiBr4時要使用干燥的反應物，所以通入的二氧化碳氣體必須干燥，濃硫酸能干燥二氧化碳，所以試劑A為濃硫酸；因為裝置中含有空氣，空氣中氧氣能和C在加熱條件下反應，所以要先通入二氧化碳排出裝置中空氣，需要打開K1，關閉K2和K3；然后打開K2和K3，同時關閉K1，發生反應TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制備TiBr4，TiBr4常溫下為橙黃色固體，流入收集裝置中；溴有毒不能直接排空，應該最后有尾氣處理裝置，TiBr4易潮解，所以裝置X單元能起干燥作用，結合題目分析解答。

II.大理石加入稀鹽酸溶解得到氯化鈣溶液，將溶液煮沸，趁熱過濾，將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2，反應②濾液中加入氨水和過氧化氫冰水浴中反應生成過氧化鈣晶體，過濾得到過氧化鈣晶體，水洗、乙醇洗、烘烤得到過氧化鈣固體，以此來解答。

(1)根據分析以及圖示可知加熱前要先打開K1，關閉K2和K3，通入二氧化碳排出裝置中空氣；反應結束后在反應裝置中還有少量四溴化鈦殘留，以及剩余的溴蒸氣，應繼續通入一段時間CO2，主要目的是把少量殘留四溴化鈦排入收集裝置中，提高產率，而且還可以排出剩余的溴蒸氣，進行尾氣處理，防止污染；

(2)在產品四溴化鈦中還有殘留的液溴，因此根據題中給出的四溴化鈦的沸點233.5°C，可以使用蒸餾法提純；此時應將a端的儀器改裝為直形冷凝管、承接管和接收瓶，蒸餾時要根據溫度收集餾分，所以在防腐膠塞上應加裝溫度計；

(3)此時溶液中溶有二氧化碳，所以呈酸性；將溶液煮沸的作用是除去溶液中的二氧化碳；

(4)反應②是濾液中加入氨水和過氧化氫冰水浴中反應生成過氧化鈣晶體，反應的化學方程式為：CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2O=CaO28H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2+2NH4Cl+2H2O；過氧化氫熱易分解，所以該反應需要在冰浴下進行；

(5)過氧化鈣受熱分解，方程式為2CaO2=2CaO+O2↑，收集到的氣體為氧氣，根據量筒中水的體積可知收集到氧氣112mL，則其物質的量為=0.005mol，則原樣品中n(CaO2)=0.01mol，所以樣品中過氧化鈣的質量分數為=60%。