Question

18．工業(yè)廢料石膏（CaSO₄•2H₂O）可以“變廢為寶”，用于生產(chǎn)氧化鈣、硫酸鉀、電石（化學名稱為碳化鈣）等．某研究性學習小組展開了如下系列研究．
一、高純CaO的制備
【資料一】
Ⅰ．石膏（CaSO₄•2H₂O）與碳粉高溫煅燒生成氧化鈣和幾種氣態(tài)非金屬氧化物．
Ⅱ．SO₂能使品紅溶液褪色，也能使澄清石灰水變渾濁．
甲同學用如圖1裝置制備CaO并驗證石膏與焦炭高溫反應的其他產(chǎn)物．

實驗過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍；C中產(chǎn)生品紅溶液褪色現(xiàn)象證明有SO₂生成；裝置E中無明顯變化和裝置F中澄清石灰水變渾濁現(xiàn)象證明有CO₂生成．寫出石膏與碳粉在高溫條件下反應的化學方程式：2CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+CO₂↑+2SO₂↑+4H₂O↑．
二、硫酸鉀和電石的制備
乙同學模擬生產(chǎn)化肥硫酸鉀和電石的流程如圖2：

【資料二】CaO與C在高溫下反應生成碳化鈣（化學式為CaC_x）和CO．
（1）反應①的化學方程式為CaSO₄+（NH₄）₂CO₃═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄．證明固體M中不含CaCO₃的方法是取少量固體于試管中，加入稀鹽酸，無氣泡生成，則無碳酸鈣（寫出實驗的方法、現(xiàn)象）．
（2）反應②的化學方程式為（NH₄）₂SO₄+2KCl═K₂SO₄↓+2NH₄Cl，該反應能析出K₂SO₄晶體的原因是相同條件下，硫酸鉀的溶解度小于氯化銨的溶解度．
三、假設上述流程中制得的碳化鈣（化學式為CaC_x）固體中只含雜質CaO，乙小組同學為測定CaC_x中x的值進行如下實驗．

【資料三】CaC_x在空氣中灼燒生成CaO和CO₂．
步驟一：稱取3.76g樣品于圖3所示石英管中（測定裝置圖如圖3，夾持及加熱裝置省略），反應前緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的樣品至反應完全后繼續(xù)緩緩通入空氣，測得丙溶液的質量比反應前增重了4.4g．（玻璃纖維可防止固體粉末進入導管）
步驟二：將石英管內剩余固體全部轉移到水中，加入足量碳酸鈉溶液，經(jīng)攪拌、過濾、洗滌、干燥等操作得到碳酸鈣固體6克．試回答下列問題：
（1）裝置甲的作用是除去空氣中的二氧化碳．反應完全后繼續(xù)緩緩通入空氣的目的是使反應生成的二氧化碳全部被丙裝置吸收．
（2）根據(jù)步驟一、二計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為30：15：2，
計算確定CaC_x的化學式（請寫出計算過程）CaC₂
（3）若碳酸鈣未能完全干燥，則會導致CaC_X中的x的值偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”、“無影響”）

Answer 1

分析 一、白色固體無水硫酸銅能和水反應生成藍色固體五水硫酸銅；
二氧化硫能使品紅溶液褪色；
二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
石膏與碳粉在高溫條件下反應生成氧化鈣、二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣；
二、（1）硫酸鈣和碳酸銨反應生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨；
碳酸鈣能和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；
相同條件下，硫酸鉀的溶解度小于氯化銨的溶解度；
三、氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)和反應的化學方程式可以進行相關方面的計算和判斷．

解答 解：一、實驗過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍；C中品紅溶液褪色，證明有SO₂生成；裝置E中無明顯變化，裝置F中澄清石灰水變渾濁，證明有CO₂生成；
石膏與碳粉在高溫條件下反應生成氧化鈣、二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣，反應的化學方程式為：2CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+CO₂↑+2SO₂↑+4H₂O↑．
故填：品紅溶液褪色；E；澄清石灰水變渾濁；2CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+CO₂↑+2SO₂↑+4H₂O↑．
二、（1）反應①中，硫酸鈣和碳酸銨反應生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨，反應的化學方程式為：CaSO₄+（NH₄）₂CO₃═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
證明固體M中不含CaCO₃的方法是：取少量固體于試管中，加入稀鹽酸，無氣泡生成，則無碳酸鈣．
故填：CaSO₄+（NH₄）₂CO₃═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；取少量固體于試管中，加入稀鹽酸，無氣泡生成，則無碳酸鈣．
（2）反應②的化學方程式為（NH₄）₂SO₄+2KCl═K₂SO₄↓+2NH₄Cl，該反應能析出K₂SO₄晶體的原因是相同條件下，硫酸鉀的溶解度小于氯化銨的溶解度．
故填：相同條件下，硫酸鉀的溶解度小于氯化銨的溶解度．
三、（1）裝置甲的作用是除去空氣中的二氧化碳；
反應完全后繼續(xù)緩緩通入空氣的目的是使反應生成的二氧化碳全部被丙裝置吸收．
故填：除去空氣中的二氧化碳；使反應生成的二氧化碳全部被丙裝置吸收．
（2）樣品中的鈣元素完全轉化到碳酸鈣中，因此樣品中鈣元素質量為：6g×$\frac{40}{100}$×100%=2.4g，
樣品中的碳元素完全轉化到反應生成的二氧化碳中，測得丙溶液的質量比反應前增重了4.4g，說明反應生成了4.4g二氧化碳，碳元素質量為：
4.4g×$\frac{12}{44}$×100%=1.2g，
樣品中氧元素質量為：3.76g-2.4g-1.2g=0.16g，
根據(jù)步驟一、二計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為：2.4g：1.2g：0.16g=30：15：2；
設雜質氧化鈣質量為x，
根據(jù)題意有：x×$\frac{16}{56}$×100%=0.16g，
x=0.56g，
樣品中碳化鈣質量為：3.76g-0.56g=3.2g，
根據(jù)題意有：3.2g×$\frac{12x}{12x+40}$×100%=1.2g，
x=2，
CaC_x的化學式是CaC₂．
故填：30：15：2；CaC₂．
（3）若碳酸鈣未能完全干燥，會導致樣品中鈣元素計算結果偏大，從而導致CaC_X中的x的值偏小．
故填：偏�。�

點評 本題主要考查物質的性質，解答時要根據(jù)各種物質的性質，結合各方面條件進行分析、判斷，從而得出正確的結論．