Question

11．碳酸鈣和硫酸鈣都是鈣的重要化合物，它們?cè)谏�產(chǎn)生活中都有著廣泛的應(yīng)用．
甲、乙兩組同學(xué)分別對(duì)碳酸鈣的制備、硫酸鈣的性質(zhì)進(jìn)行了以下探究，請(qǐng)你參與并完成對(duì)有關(guān)問題的解答．
（1）甲組使用大理石（含少量的Fe₂O₃雜質(zhì)）等物質(zhì)制備碳酸鈣的實(shí)驗(yàn)流程如圖1：

①溶解大理石時(shí)，用硝酸而不用硫酸的原因是硫酸鈣微溶于水．
②上述流程中，“分離”得產(chǎn)品所包含的實(shí)驗(yàn)操作依次為：過濾、洗滌、、干燥．
③“濾液A”中除H⁺離子外，還含有的陽離子是NH₄⁺；檢驗(yàn)該陽離子的實(shí)驗(yàn)方法是：取少量濾液A與燒堿在試管中混合、加熱充分反應(yīng)，將濕潤的紅色石蕊試紙（或pH試紙）靠近試管口，觀察現(xiàn)象即可．
（2）乙組對(duì)某硫酸鈣晶體（xCaSO₄•yH₂O）加熱分解的有關(guān)反應(yīng)進(jìn)行探究．他們?nèi)?.52g該晶體進(jìn)行加熱，加熱過程中，固體質(zhì)量隨時(shí)間的變化情況如圖2所示．又知t₅～t₆時(shí)間段內(nèi)固體質(zhì)量減輕的原因是發(fā)生2CaSO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．
①加熱時(shí)，該晶體開始發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)間是t₁（填“t₁”、“t₃”或“t₅”）．
②t₄～t₅時(shí)間段固體的化學(xué)式為CaSO₄．
③t_l～t₂時(shí)間段固體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)硫酸和碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣是微溶于水的物質(zhì)，附著在大理石表面阻止反應(yīng)進(jìn)行；
②沉淀過濾后洗滌，干燥；
③依據(jù)流程分析，大理石與硝酸反應(yīng)后生成硝酸鈣，硝酸鐵，加入一水合氨反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，濾液中加入碳酸銨反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，過濾得到碳酸鈣，濾液中含有氫離子，銨根離子；依據(jù)銨根離子的檢驗(yàn)方法是和氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)；
（2）在加熱到t₁時(shí)xCaSO₄•yH₂O開始分解，t₁～t₂時(shí)間段和t₃～t₄時(shí)間段個(gè)固體的質(zhì)量變化比較少，而t₅～t₆時(shí)間段固體質(zhì)量變化較大，原因是t₁～t₂時(shí)間段生石膏脫去部分水，t₃～t₄時(shí)間段完全脫水，在t₄時(shí)完全生成CaSO₄，在t₅～t₆時(shí)間段溫度較高，CaSO₄開始分解，質(zhì)量變化較大．

解答 解：（1）①硫酸和碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣是微溶于水的物質(zhì)，附著在大理石表面阻止反應(yīng)進(jìn)行，所以選擇硝酸反應(yīng)；
故答案為：硫酸鈣微溶于水；
②上述流程中，“分離”得產(chǎn)品為碳酸鈣沉淀和硝酸銨溶液，所包含的實(shí)驗(yàn)操作依次為過濾，洗滌，干燥；
故答案為：洗滌，干燥；
③大理石與硝酸反應(yīng)后生成硝酸鈣，硝酸鐵，加入一水合氨反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，濾液中加入碳酸銨反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，過濾得到碳酸鈣，濾液中含有陽離子為氫離子，銨根離子；依據(jù)銨根離子的檢驗(yàn)方法是和氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)證明氨氣的生成；
故答案為：NH₄⁺，燒堿；
（2）①依據(jù)圖象分析，固體質(zhì)量在0-t₁時(shí)間段無變化，說明固體未反應(yīng)，加熱到t₁時(shí)，固體質(zhì)量開始減小，所以該晶體開始發(fā)生化學(xué)變化的時(shí)間是t₁；
故答案為：t₁；
②在加熱到t₁時(shí)xCaSO₄•yH₂O開始分解，t₁～t₂時(shí)間段和t₃～t₄時(shí)間段個(gè)固體的質(zhì)量變化比較少，而t₅～t₆時(shí)間段固體質(zhì)量變化較大，原因是t₁～t₂時(shí)間段生石膏脫去部分水，t₃～t₄時(shí)間段完全脫水，t₄～t₅時(shí)間段固體的化學(xué)式為CaSO₄；
故答案為：CaSO₄；
③t₃～t₄時(shí)間段完全脫水，則m（H₂O）=6.52g-5.44g=1.08g，m（CaSO₄）=5.44g，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，n（CaSO₄）=$\frac{5.44g}{136g/mol}$=0.04mol，所以n（CaSO₄）：n（H₂O）=x：y=0.04：0.06=2：3，化學(xué)式為：2CaSO₄•3H₂O，t_l～t₂時(shí)間段固體質(zhì)量變化，減少水的質(zhì)量=6.52g-5.80g=0.72g，n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol；固體質(zhì)量為5.80g，6.52g硫酸鈣固體物質(zhì)的量=$\frac{6.52g}{326g/mol}$=0.02mol，則1mol2CaSO₄•3H₂O失水2mol，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O，
故答案為：2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了碳酸鈣制備流程分析判斷，生石膏加熱的變化圖象，題目難度較大，注意根據(jù)圖象的質(zhì)量變化判斷可能發(fā)生的反應(yīng)．