Question

11．碳酸鈣和硫酸鈣都是鈣的重要化合物，它們在生產生活中都有著廣泛的應用．
甲、乙兩組同學分別對碳酸鈣的制備、硫酸鈣的性質進行了以下探究，請你參與并完成對有關問題的解答．
（1）甲組使用大理石（含少量的Fe₂O₃雜質）等物質制備碳酸鈣的實驗流程如圖1：

①溶解大理石時，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”得產品所包含的實驗操作依次為：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⁺；檢驗該陽離子的實驗方法是：取少量濾液A與燒堿在試管中混合、加熱充分反應，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）乙組對某硫酸鈣晶體（xCaSO₄•yH₂O）加熱分解的有關反應進行探究．他們取6.52g該晶體進行加熱，加熱過程中，固體質量隨時間的變化情況如圖2所示．又知t₅～t₆時間段內固體質量減輕的原因是發(fā)生2CaSO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+O₂↑．
①加熱時，該晶體開始發(fā)生化學變化的時間是t₁（填“t₁”、“t₃”或“t₅”）．
②t₄～t₅時間段固體的化學式為CaSO₄．
③t_l～t₂時間段固體發(fā)生反應的化學方程式為2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O．

Answer 1

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

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

點評 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，注意根據圖象的質量變化判斷可能發(fā)生的反應．