Question

測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
該興趣小組的同學(xué)欲寫出上述流程中堿式碳酸鋅焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式，但不知道堿式碳酸鋅的化學(xué)式（xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O），于是從該廠帶回部分焙燒前的堿式碳酸鋅樣品在老師的指導(dǎo)下完成下列實(shí)驗(yàn)．用如圖裝置測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)組成，計(jì)算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比．（假設(shè)每步反應(yīng)、吸收均完全）

【實(shí)驗(yàn)步驟】
①按圖連接好裝置，并檢查裝置的

 

檢查裝置的氣密性；②在熱分解裝置中裝入68.2g樣品，打開活塞

 

，關(guān)閉

 

，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘；③稱量裝置C、D的質(zhì)量；④關(guān)閉活塞K₁，K₂，打開K₃，打啟動(dòng)熱分解裝置，使樣品充分熱解；⑤停止加熱，繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫；⑥再次分別稱量裝置C、D的質(zhì)量．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】該小組同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄了如表數(shù)據(jù)：

	裝置C的質(zhì)量（/g）	裝置D的質(zhì)量（/g）
實(shí)驗(yàn)前	198.4	235.7
實(shí)驗(yàn)后	209.2	244.5

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】：
（1）A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是

 

．
（2）第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是

 

．
（3）老師在審閱方案后指出應(yīng)該在E處再增加一套裝置，你認(rèn)為所加儀器名稱是

 

，儀器中藥品是

 

，其作用是

 

，若沒(méi)有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量

 

（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．
（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=

 

并寫出計(jì)算過(guò)程．
提示：（1）xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O受熱分解為ZnO、H₂O、CO₂ 三種產(chǎn)物，其中ZnCO₃

△   .

ZnO+CO₂↑；Zn（OH）₂

△   .

ZnO+H₂O
（5）可能用到的相對(duì)分子量：ZnCO₃ 125  Zn（OH）₂ 99  ZnO 81  H₂O 18  CO₂ 44該堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【實(shí)驗(yàn)步驟】
①根據(jù)裝置要求，連接好裝置，并檢查裝置的氣密性進(jìn)行解答；
②裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】：
（1）根據(jù)裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差解答；
（2）根據(jù)B裝置中的反應(yīng)完全后，裝置中的殘留少量水蒸氣和二氧化碳，為減少誤差，應(yīng)全部趕到裝置C和D中解答；
（3）D裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，應(yīng)在D裝置之后添加一個(gè)盛有堿石灰（或氧化鈣）的干燥管，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入D裝置中，影響測(cè)量結(jié)果．
（4）堿式碳酸鋅樣品22.6g，反應(yīng)前C裝置的質(zhì)量為198.4g，反應(yīng)后質(zhì)量為209.2g，故生成水的質(zhì)量為209.2g-198.4g=1.8g；反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為235.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為244.5g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為22.6g-1.8g-8.8g=12g，計(jì)算各物質(zhì)的物質(zhì)的量，利用元素守恒計(jì)算堿式碳酸鋅中x、y、z，據(jù)此書寫堿式碳酸鋅化學(xué)式．
（5）根據(jù)題中信息寫出化學(xué)方程式．

解答：解：
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)測(cè)量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計(jì)算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量C裝置裝置，計(jì)算生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)首先檢驗(yàn)裝置的氣密性．
②裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．
活塞的操作方法是：打開活塞K₁、K₂，關(guān)閉活塞K₃；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】：
（1）裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差，故A裝置應(yīng)吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，A裝置內(nèi)可以選用堿石灰（或氧化鈣），其作用是吸收空氣中的水和二氧化碳；
（2）B裝置中的反應(yīng)完全后，裝置中的殘留少量水蒸氣和二氧化碳，為減少誤差，應(yīng)全部趕到裝置C和D中，故第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是把產(chǎn)生的氣體全部推入C、D中使之被完全吸收；
（3）D裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，應(yīng)在D裝置之后添加一個(gè)盛有堿石灰（或氧化鈣）的干燥管，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入D裝置中，影響測(cè)量結(jié)果．若沒(méi)有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏大；
（4）堿式碳酸鋅樣品68.2g，反應(yīng)前C裝置的質(zhì)量為198.4g，反應(yīng)后質(zhì)量為209.2g，故生成水的質(zhì)量為209.2g-198.4g=1.8g；反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為235.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為244.5g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO₃?yZn（OH）₂?zH₂O

△   .

（x+y）ZnO+（y+z）H₂O+xCO₂
                         81（x+y）  18（y+z）  44x  
                          12g      1.8g       8.8g
  則x：y：z的最簡(jiǎn)比=1：2：1 
（5）堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O  

△   .

3ZnO+3H₂O+CO₂
答案：
[實(shí)驗(yàn)步驟]
①氣密性      ②打開K₁ K₂，K₃    
[實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理]：
（1）吸收空氣中的水和二氧化碳
（2）把產(chǎn)生的氣體全部推入C、D中使之被完全吸收
（3）干燥管，堿石灰      防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D中
偏大
（4）x：y：z=1：2：1   
（5）化學(xué)方程式：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O 

△   .

3ZnO+3H₂O+CO₂

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問(wèn)題的能力．