【題目】工業(yè)廢料石膏(CaSO42H2O)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(CaSO42H2O)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__現(xiàn)象證明有SO2生成;裝置__中無明顯變化和裝置F中__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:____。
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CaCx)和CO。
(1)反應①的化學方程式為___。證明固體M中不含CaCO3的方法是____(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__。
三、假設上述流程中制得的碳化鈣(化學式為CaCx)固體中只含雜質CaO,乙小組同學為測定CaCx中x的值進行如下實驗。
【資料三】CaCx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__。反應完全后繼續(xù)緩緩通入空氣的目的是__。
(2)根據(jù)步驟一、二計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為___,
計算確定CaCx的化學式(請寫出計算過程)______________。
(3)若碳酸鈣未能完全干燥,則會導致CaCX中的x的值____(填“偏大”、“偏小”、“無影響”)。
【答案】 品紅溶液褪色 E 出現(xiàn)渾濁 2CaSO4·2H2O + C 2CaO + CO2↑+ 2SO2↑+ 4H2O↑ CaSO4 + (NH4)2CO3 ===CaCO3↓+ (NH4)2SO4 取少量固體,加入稀鹽酸,無氣泡生成,則無碳酸鈣 相同溫度下,K2SO4的溶解度小 除去通入空氣中的CO2氣體 將生成的CO2完全排入丙裝置中吸收 【答題空10】30:15:2 CaC2 偏小
【解析】一、高純CaO的制備
實驗過程中發(fā)現(xiàn):B中無水硫酸銅變藍(說明生成了水)。根據(jù)信息提示“SO2能使品紅溶液褪色”,而結論是證明有二氧化硫生成,所以對應的現(xiàn)象為C中的品紅溶液褪色現(xiàn)象,裝置D是吸收二氧化硫,而導致高錳酸鉀褪色.E裝置的作用是證明二氧化硫已經(jīng)完全被吸收,后面若石灰水變渾濁,則是二氧化碳所致,而非二氧化硫,所以證明二氧化碳生成的現(xiàn)象是裝置 E中無明顯變化(無二氧化硫的干擾)和裝置F中 澄清石灰水變渾濁現(xiàn)象(有二氧化碳),碳粉在高溫條件下生成氧化鈣、水、二氧化碳和二氧化硫,對應的化學方程式為2CaSO42H2O+C 2CaO + CO2↑+2SO2↑+ 4H2O↑;
二、硫酸鉀和電石的制備
(1)反應①是碳酸銨和硫酸鈣反應生成碳酸鈣和硫酸銨,對應的化學方程式為 CaSO4+(NH4)2CO3═CaCO3↓+(NH4)2 SO4.由于碳酸鹽遇到鹽酸會生成氣體,所以要證明固體M中不含CaCO3的方法是取樣,加入足量稀鹽酸,無氣泡冒出;
(2)反應②的化學方程式為(NH4)2SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl,由于硫酸鉀標注了沉淀符號,而已有的知識是硫酸鉀可溶,說明在給定物質中溶解度相對最小,所以該反應能析出K2SO4晶體的原因是該溫度下,K2SO4的溶解度小;
三、實驗設計是通過通入不含二氧化碳的空氣(避免對后期生成的二氧化碳的質量的干擾),將碳化鈣樣品轉化為氧化鈣和二氧化碳,然后將生成的二氧化碳用丙裝置完全吸收,也就是裝置丙的質量增加就是生成的二氧化碳,為將二氧化碳完全吸收而避免殘留于試管中,所以在反應完全后應該繼續(xù)通入除去了二氧化碳的空氣。右側的堿石灰是避免右側的空氣進入裝置內導致二氧化碳等被吸收,影響實驗結果的準確性;
所以:
①裝置甲的作用是 除去空氣中的CO2氣體。反應完全后繼續(xù)緩緩通入空氣的目的是 使殘留在裝置內的CO2氣體被丙裝置充分吸收;
②碳元素的質量為4.4g××100%=1.2g,鈣元素的質量為6g××100%=2.4g,則氧元素的質量為3.76g-1.2g-2.4g=0.16g,該樣品中鈣、碳、氧的質量比為2.4g:1.2g:0.16g=30:15:2;
對應的氧化鈣的質量為0.16g÷( ×100%)=0.56g,則氧化鈣中的鈣元素的質量為0.56g-0.16g=0.4g;
對應的碳化鈣中的鈣元素的質量2.4g-0.4g=2g,則碳化鈣中鈣原子和碳原子的個數(shù)比為 =1:2;
所以CaCx的化學式CaC2;
(3)若碳酸鈣未能完全干燥,則鈣元素的質量會偏高,會導致CaCX中的x的值偏小。
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【題目】為判斷某有機物的元素組成,其相對分子質量為46,取該某有機物4.6克,在足量的氧氣中充分燃燒,生成8.8克二氧化碳和5.4克水,據(jù)此判斷該有機物中有____________元素,且該有機物的化學式是 _________。
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【題目】今年底我國首只火星探測器“螢火一號”將踏上訪問火星的旅程,其重要部件太陽能帆板使用的高純硅制備原理是:2H2+SiCl4 高溫 Si+4HCl。該反應屬于
A.化合反應 B.置換反應 C.分解反應 D.復分解反應
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【題目】用NaOH固體配置200g10%的NaOH溶液,下列裝置或操作正確的是
A. NaOH的固體保存 B. 用天平稱取NaOH固體
C. 加水溶解氫氧化鈉固體 D. 將配好的溶液裝瓶存放
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【題目】化學用語是學習化學的重要工具。
(1)用化學符號表示
①兩個硝酸根離子__②五個氨分子__
③三個鋁原子__④兩個亞鐵離子____
(2)請從①活性炭 ②聚乙烯 ③熟石灰 ④氧氣 中選擇適當物質,用其序號填空:
①可用于改良酸性土壤的是____ ;②可用于急救病人的是____;
③能吸附水中色素和異味的是____ ;④可做食品包裝袋的是____。
(3)寫出下列反應的化學方程式:
①稀鹽酸除鐵銹________②實驗室用過氧化氫制氧氣_____
③鎂條在氧氣中燃燒_______④曾青得鐵化為銅_____
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【題目】金剛石、石墨都是由碳元素組成的單質,下列說法正確的是
A.它們是同一種物質 B.它們碳原子的排列方式不同
C.它們的化學性質不同 D.它們的物理性質相同
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【題目】下列各圖表示初中化學常見的四個實驗,回答下列問題:
(1)A實驗中集氣瓶內預先裝少量水的目的是 。
(2)B實驗中導致實驗結果偏大的原因是 (只寫一個)。
(3)C實驗中該操作將導致所配溶液溶質質量分數(shù) (填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(4)D實驗中玻璃棒的作用是 。
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【題目】某班同學在做《基礎實驗8》中堿的化學性質時,發(fā)現(xiàn)將NaOH固體溶于水后的溶液與CuS04溶液反應時出現(xiàn)了三種實驗現(xiàn)象:藍色絮狀沉淀、淺綠色沉淀、亮藍色溶液。產(chǎn)生藍色絮狀沉淀時的反應方程式為_______________________________________。對于異常實驗現(xiàn)象,
同學們展開研究性學習。
【提出問題】實驗中產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因是什么?
【初步探究】甲同學將飽和硫酸銅溶液逐滴加到5mL飽和氫氧化鈉溶液中。實驗現(xiàn)象如下:
滴加CuSO4溶液的量 | 實驗現(xiàn)象 |
第1~6滴 | 產(chǎn)生藍色沉淀,振蕩后沉淀消失,形成亮藍色溶液。 |
第7~9滴 | 產(chǎn)生藍色沉淀,振蕩后沉淀不消失,沉淀逐漸增多。 |
第10~20滴 | 藍色沉淀不再增加,振蕩后沉淀逐漸變?yōu)闇\綠色。 |
【實驗結論】_____________________________是實驗出現(xiàn)“異!钡闹饕蛩。
【再次探究】兩種異常現(xiàn)象產(chǎn)物是什么?
【查閱資料】
①堿式硫酸銅是一種淺綠色固體,化學式可表示為aCuSO4·bCu(OH)2難溶于水,在酸溶液中可發(fā)生反應生成Cu2+、SO42—和H2O。加熱時能分解生成氧化銅、非金屬氧化物和氧氣。
②銅酸鈉[Na2Cu(OH)4]能溶于水,溶液呈亮藍色。該溶液不穩(wěn)定,久置或加熱易生成氧化銅沉淀。
③堿式硫酸銅、氫氧化銅、銅酸鈉之間可逐步轉化。
【猜想假設】
Ⅰ.Cu(OH)2在NaOH溶液中溶解生成銅酸鈉。
Ⅱ.實驗中形成淺綠色沉淀是堿式硫酸銅。
【實驗探究】
Ⅰ.乙同學向Cu(OH)2中加入過量飽和NaOH溶液,沉淀溶解,滴加少量稀硫酸,出現(xiàn)黑色沉淀。
Ⅱ.丙同學取出實驗中淺綠色固體,分成等質量兩份,一份高溫灼燒后只得到1.6gCuO固體,另一份滴加10%的稀鹽酸至恰好完全反應,共用去鹽酸10.95g。
【結論解釋】猜想Ⅰ成立。出現(xiàn)黑色沉淀原因是________________________________。
猜想II成立。a:b=________________。
【實驗反思】丁同學按照書本要求向2mLCuSO4溶液中逐滴加入稀氫氧化鈉溶液,始終未形成亮藍色溶液,說明實驗現(xiàn)象還與______________________有關,實驗時要遵守實驗要求。
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