Question

3．某實驗小組利用廢硫酸液制備K₂SO₄并研究CaSO₄•2H₂O加熱分解的產(chǎn)物．
（一）K₂SO₄的制備

（1）將CaCO₃研成粉末的目的是加快反應(yīng)速率（或使反應(yīng)更充分或提高原料的利用率等合理答案均給分）．
（2）上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有CaCO₃和CO₂（填寫化學式）．
（3）不用水而用飽和K₂SO₄溶液洗滌反應(yīng)Ⅲ所得晶體的目的是為了a、b（選填序號）．
a．除去K₂SO₄晶體表面附著的NH₄⁺、Cl^-等雜質(zhì)離子
b．減少水洗滌時K₂SO₄ 晶體因溶解而造成的損失
（4）為檢驗（3）中K₂SO₄晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入c（選填序號，下同），振蕩、靜置，再向上層清液中滴加a，觀察現(xiàn)象即可判斷．
a．AgNO₃溶液     b．過量的BaCl₂溶液    c．過量的Ba（NO₃）₂溶液
寫出這個過程涉及到的兩個反應(yīng)的化學方程式：Ba（NO₃）₂+K₂SO₄=BaSO₄↓+2KNO₃；AgNO₃+NH₄Cl=AgCl↓+NH₄NO₃．
（二）研究CaSO₄•2H₂O加熱分解的產(chǎn)物．
（5）分離所得的CaSO₄•2H₂O含有CaCO₃，可用鹽酸除去．
（6）為了測定CaSO₄•2H₂O和CaCO₃的質(zhì)量比x：y，實驗小組利用如圖2所示的裝置（夾持儀器省略）進行實驗．

①實驗前首先要檢查裝置的氣密性，再裝入樣品．
②裝置A的作用是除去空氣中的CO₂和H₂O；裝置E的作用是防止空氣中的CO₂和H₂O進入D．
③已知CaSO₄•2H₂O在160℃生成CaSO₄，1350℃時CaSO₄開始分解；CaCO₃在900℃時分解完全．現(xiàn)控制B裝置溫度900℃進行實驗并采集了如下數(shù)據(jù)：
a．裝置C實驗后增重m₁g       b．裝置D實驗后增重m₂g
某同學利用采集的數(shù)據(jù)求出x：y的值，若無裝置E，則實驗測定結(jié)果將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（7）CaSO₄•2H₂O受熱會逐步失去結(jié)晶水．取純凈CaSO₄•2H₂O固體3.44g，放在（5）的實驗裝置B中進行加熱，測定固體質(zhì)量隨溫度的變化情況如圖3所示．
①H點固體的化學式是2CaSO₄•H₂O．
②將T₃～T₄℃溫度段加熱固體所產(chǎn)生的氣體通過酸性KMnO₄溶液時，發(fā)現(xiàn)溶液褪色，則I～J段發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2CaSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 解答此類題目時要反復閱讀題意，明確題目的要求和前后的關(guān)聯(lián)，然后進行解答．（1）把反應(yīng)物研成粉末是為了加快反應(yīng)速率．
（2）如果生成物和反應(yīng)物中都有某種物質(zhì)，這種物質(zhì)一般可循環(huán)利用；
（3）從生成物的溶解度大小考慮反應(yīng)能否發(fā)生．
（4）結(jié)合實驗?zāi)康呐袛啵瑱z驗氯離子時要排除硫酸根的干擾；根據(jù)碳酸鈣和稀鹽酸的反應(yīng)書寫化學方程式；
（6）①多個裝置進行實驗時首先要檢查裝置的氣密性；根據(jù)堿石灰的性質(zhì)判斷，它能吸收水和二氧化碳．
②根據(jù)E裝置的作用判斷，
（7）①根據(jù)反應(yīng)物的反應(yīng)規(guī)律判斷H點的物質(zhì)；
②根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫化學方程式．

解答 解：（1）將CaCO₃研成粉末，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，其目的是加快反應(yīng)速率；故填：加快反應(yīng)速率（或使反應(yīng)更充分或提高原料的利用率等合理答案均給分）．
（2）觀察上述流程，發(fā)現(xiàn)二氧化碳和碳酸鈣既是反應(yīng)物也是生成物，故可循環(huán)使用的物質(zhì)有CO₂和CaCO₃．故填：CO₂
（3）不用水而用飽和K₂SO₄溶液洗滌反應(yīng)Ⅲ所得晶體的目的是減少K₂SO₄的溶解；故填：a、b；
（4）為檢驗此晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入過量的Ba（NO₃）₂溶液，振蕩、靜置，目的是除去硫酸根，再向上層清液中滴加AgNO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明洗滌干凈，故填：c；a；
此過程涉及到硫酸鉀與硝酸鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和硝酸鉀；硝酸銀與氯化銨反應(yīng)生成氯化銀沉淀和硝酸銨；故填：Ba（NO₃）₂+K₂SO₄=BaSO₄↓+2KNO₃；AgNO₃+NH₄Cl=AgCl↓+NH₄NO₃
（6）①實驗前首先要檢查裝置的氣密性，再裝入樣品．故填：檢查裝置的氣密性；
②裝置A的作用是除去空氣中的CO₂和H₂O，防止它們影響實驗結(jié)果．裝置E是為了防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，影響實驗結(jié)果；
故填：除去空氣中的CO₂和H₂O；防止空氣中的CO₂和H₂O進入D；
③裝置E的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，如沒有裝置E，則實驗測定結(jié)果將偏��；故填：偏��；
（7）CaSO₄•2H₂O受熱會逐步失去結(jié)晶水．取純凈CaSO₄•2H₂O固體，放在（5）的實驗裝置B中進行加熱，①H點處減少的質(zhì)量是失去了部分結(jié)晶水后的質(zhì)量，故此時固體的化學式是2CaSO₄•H₂O．②將T₂～1400℃溫度段加熱固體所產(chǎn)生的氣體通入酸性KMnO₄溶液中，溶液褪色，說明生成了二氧化硫氣體，則H～I段發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 2CaSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑． 
故填：①2CaSO₄•H₂O；②2CaSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

點評 此題全面考查了學生對知識的掌握和應(yīng)用能力，難度比較大，解答時一定要注意知識的前后的聯(lián)系和綜合運用．