化学
工业废料石膏(CaSO4•2H2O)可以“变废为宝”,用于生产氧化钙、硫酸钾、电石(化学名称为碳化钙)等.某研究性学习小组展开了如下系列研究.一、高纯CaO的制备【资料一】Ⅰ.无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体.Ⅱ.石膏(CaSO4•2H2O)与碳粉高温煅烧生成氧化钙和几种气态非金属氧化物.Ⅲ.SO2能使品红溶液褪色,也能使澄清石灰水变浑浊,还能被高锰酸钾溶液氧化而除去.甲同学用如图1装置制备CaO并验证石膏与焦炭高温反应的其他产物.实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝,C中产生现象证明有SO2生成,装置中

2019-12-02

工业废料石膏(CaSO4•2H2O)可以“变废为宝”,用于生产氧化钙、硫酸钾、电石(化学名称为碳化钙)等.某研究性学习小组展开了如下系列研究.
一、高纯CaO的制备
【资料一】
Ⅰ.无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体.
Ⅱ.石膏(CaSO4•2H2O)与碳粉高温煅烧生成氧化钙和几种气态非金属氧化物.
Ⅲ.SO2能使品红溶液褪色,也能使澄清石灰水变浑浊,还能被高锰酸钾溶液氧化而除去.
甲同学用如图1装置制备CaO并验证石膏与焦炭高温反应的其他产物.
作业帮
实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝,C中产生___现象证明有SO2生成,装置___中无明显变化和装置F中___现象证明有CO2生成.写出石膏与碳粉在高温条件下反应的化学方程式:___
二、硫酸钾和电石的制备
乙同学模拟生产化肥硫酸钾和电石的流程如图2:
作业帮
【资料二】氧化钙与焦炭在高温下反应生成碳化钙和一氧化碳.
(1)反应①的化学方程式为___.证明固体M中不含CaCO3的方法
是___(写出实验的方法、现象).
(2)反应②的化学方程式为(NH42SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl,该反应能析出K2SO4晶体的原因是___.
(3)假设上述流程中制得的碳化钙(化学式为CaCx)固体中只含杂质CaO,乙小组同学为测定CaCx中x的值进行如下实验.
【资料三】碳化钙在空气中灼烧生成氧化钙和二氧化碳气体.
步骤一:称取3.76g样品于图3所示石英管中(测定装置图如图3,夹持及加热装置省略),反应前缓缓通入空气,高温灼烧石英管中的样品至反应完全后继续缓缓通入空气,测得丙溶液的质量比反应前增重了4.4g.(玻璃纤维可防止固体粉末进入导管)
作业帮
步骤二:将石英管内剩余固体全部转移到水中,加入足量碳酸钠溶液,经搅拌、过滤、洗涤、干燥等操作得到碳酸钙固体6克.试回答下列问题:
①装置甲的作用是___.反应完全后继续缓缓通入空气的目的是___.
②根据步骤一、二计算该样品中钙、碳、氧的质量比为___,
计算确定CaCx的化学式(请写出计算过程)
③应用:丙同学经查阅资料知道实验室常用电石(主要成分为碳化钙)与水反应制取乙炔气体(发生装置如图4).经实验发现,电石与水反应非常剧烈,为控制反应的速度以得到平稳的气流,下列改进方法可行的是___
A.改长颈漏斗为分液漏斗或注射器     B.将电石研成粉末
C.将锥形瓶置于冰水浴中             D.用饱和食盐水代替水(电石与氯化钠不反应)
优质解答

一、高纯CaO的制备
实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝(说明生成了水).根据信息提示“SO2能使品红溶液褪色“,而结论是证明有二氧化硫生成,所以对应的现象为C中的品红溶液褪色现象.装置D是吸收二氧化硫,而导致高锰酸钾褪色.E装置的作用是证明二氧化硫已经完全被吸收,后面若石灰水变浑浊,则是二氧化碳所致,而非二氧化硫.所以证明二氧化碳生成的现象是装置 E中无明显变化(无二氧化硫的干扰)和装置F中 澄清石灰水变浑浊现象(有二氧化碳).碳粉在高温条件下生成氧化钙、水、二氧化碳和二氧化硫,对应的化学方程式为2CaSO4•2H2O+C
 高温 
.
 
4H2O↑+CaO+2SO2↑+CO2
二、硫酸钾和电石的制备
(1)反应①是碳酸铵和硫酸钙反应生成碳酸钙和硫酸铵,对应的化学方程式为 CaSO4+(NH42CO3═CaCO3↓+(NH42 SO4.由于碳酸盐遇到盐酸会生成气体,所以要证明固体M中不含CaCO3的方法是取样,加入足量稀盐酸,无气泡冒出.
(2)反应②的化学方程式为(NH42SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl,由于硫酸钾标注了沉淀符号,而已有的知识是硫酸钾可溶,说明在给定物质中溶解度相对最小,所以该反应能析出K2SO4晶体的原因是该温度下,K2SO4的溶解度小.
(3)实验设计是通过通入不含二氧化碳的空气(避免对后期生成的二氧化碳的质量的干扰),将碳化钙样品转化为氧化钙和二氧化碳,然后将生成的二氧化碳用丙装置完全吸收,也就是装置丙的质量增加就是生成的二氧化碳,为将二氧化碳完全吸收而避免残留于试管中,所以在反应完全后应该继续通入除去了二氧化碳的空气.右侧的碱石灰是避免右侧的空气进入装置内导致二氧化碳等被吸收,影响实验结果的准确性.
所以:
①装置甲的作用是 除去空气中的CO2气体.反应完全后继续缓缓通入空气的目的是 使残留在装置内的CO2气体被丙装置充分吸收.
②碳元素的质量为4.4g×
12
12+16×2
×100%=1.2g,钙元素的质量为6g×
40
40+12+16×3
×100%=2.4g,则氧元素的质量为3.76g-1.2g-2.4g=0.16g,该样品中钙、碳、氧的质量比为2.4g:1.2g:0.16g=30:15:2.
对应的氧化钙的质量为0.16g÷(
16
40+16
×100%)=0.56g,则氧化钙中的钙元素的质量为0.56g-0.16g=0.4g
对应的碳化钙中的钙元素的质量2.4g-0.4g=2g,则碳化钙中钙原子和碳原子的个数比为
2g
40
1.2g
12
=1:2
所以CaCx的化学式CaC2
③为控制反应的速度以得到平稳的气流,从反应物的角度,碳化钙颗粒大一点反应会慢,水的含量低一些会慢,温度低一些会慢,水的滴加速度可控也会慢下来,所以给定的改进方法可行的是ACD.
故答案为:
一.高纯CaO的制备
品红溶液褪色; E;澄清石灰水变浑浊
   2CaSO4•2H2O+C 
 高温 
.
 
2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O
二.硫酸钾和电石的制备
(1)CaSO4+(NH42CO3═CaCO3↓+(NH42 SO4
      取样,加入足量稀盐酸,无气泡冒出.
(2)该温度下,K2SO4的溶解度小.
(3)①除去空气中的CO2气体; 使残留在装置内的CO2气体被丙装置充分吸收.
     ②30:15:2;
计算过程
 对应的氧化钙的质量为0.16g÷(
16
40+16
×100%)=0.56g,则氧化钙中的钙元素的质量为0.56g-0.16g=0.4g
对应的碳化钙中的钙元素的质量2.4g-0.4g=2g,则碳化钙中钙原子和碳原子的个数比为
2g
40
1.2g
12
=1:2
碳化钙的化学式为CaC2
③ACD

一、高纯CaO的制备
实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝(说明生成了水).根据信息提示“SO2能使品红溶液褪色“,而结论是证明有二氧化硫生成,所以对应的现象为C中的品红溶液褪色现象.装置D是吸收二氧化硫,而导致高锰酸钾褪色.E装置的作用是证明二氧化硫已经完全被吸收,后面若石灰水变浑浊,则是二氧化碳所致,而非二氧化硫.所以证明二氧化碳生成的现象是装置 E中无明显变化(无二氧化硫的干扰)和装置F中 澄清石灰水变浑浊现象(有二氧化碳).碳粉在高温条件下生成氧化钙、水、二氧化碳和二氧化硫,对应的化学方程式为2CaSO4•2H2O+C
 高温 
.
 
4H2O↑+CaO+2SO2↑+CO2
二、硫酸钾和电石的制备
(1)反应①是碳酸铵和硫酸钙反应生成碳酸钙和硫酸铵,对应的化学方程式为 CaSO4+(NH42CO3═CaCO3↓+(NH42 SO4.由于碳酸盐遇到盐酸会生成气体,所以要证明固体M中不含CaCO3的方法是取样,加入足量稀盐酸,无气泡冒出.
(2)反应②的化学方程式为(NH42SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl,由于硫酸钾标注了沉淀符号,而已有的知识是硫酸钾可溶,说明在给定物质中溶解度相对最小,所以该反应能析出K2SO4晶体的原因是该温度下,K2SO4的溶解度小.
(3)实验设计是通过通入不含二氧化碳的空气(避免对后期生成的二氧化碳的质量的干扰),将碳化钙样品转化为氧化钙和二氧化碳,然后将生成的二氧化碳用丙装置完全吸收,也就是装置丙的质量增加就是生成的二氧化碳,为将二氧化碳完全吸收而避免残留于试管中,所以在反应完全后应该继续通入除去了二氧化碳的空气.右侧的碱石灰是避免右侧的空气进入装置内导致二氧化碳等被吸收,影响实验结果的准确性.
所以:
①装置甲的作用是 除去空气中的CO2气体.反应完全后继续缓缓通入空气的目的是 使残留在装置内的CO2气体被丙装置充分吸收.
②碳元素的质量为4.4g×
12
12+16×2
×100%=1.2g,钙元素的质量为6g×
40
40+12+16×3
×100%=2.4g,则氧元素的质量为3.76g-1.2g-2.4g=0.16g,该样品中钙、碳、氧的质量比为2.4g:1.2g:0.16g=30:15:2.
对应的氧化钙的质量为0.16g÷(
16
40+16
×100%)=0.56g,则氧化钙中的钙元素的质量为0.56g-0.16g=0.4g
对应的碳化钙中的钙元素的质量2.4g-0.4g=2g,则碳化钙中钙原子和碳原子的个数比为
2g
40
1.2g
12
=1:2
所以CaCx的化学式CaC2
③为控制反应的速度以得到平稳的气流,从反应物的角度,碳化钙颗粒大一点反应会慢,水的含量低一些会慢,温度低一些会慢,水的滴加速度可控也会慢下来,所以给定的改进方法可行的是ACD.
故答案为:
一.高纯CaO的制备
品红溶液褪色; E;澄清石灰水变浑浊
   2CaSO4•2H2O+C 
 高温 
.
 
2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O
二.硫酸钾和电石的制备
(1)CaSO4+(NH42CO3═CaCO3↓+(NH42 SO4
      取样,加入足量稀盐酸,无气泡冒出.
(2)该温度下,K2SO4的溶解度小.
(3)①除去空气中的CO2气体; 使残留在装置内的CO2气体被丙装置充分吸收.
     ②30:15:2;
计算过程
 对应的氧化钙的质量为0.16g÷(
16
40+16
×100%)=0.56g,则氧化钙中的钙元素的质量为0.56g-0.16g=0.4g
对应的碳化钙中的钙元素的质量2.4g-0.4g=2g,则碳化钙中钙原子和碳原子的个数比为
2g
40
1.2g
12
=1:2
碳化钙的化学式为CaC2
③ACD
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