Question

【題目】工業廢料石膏（CaSO4·2H2O）可以“變廢為寶”，用于生產氧化鈣、硫酸鉀、 電石（化學名稱為碳化鈣）等，某化學興趣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。甲同學用如下圖 裝置制備 CaO，并驗證石膏與焦炭高溫反應的其他產物。實驗過程中發現：B 中無水硫酸銅變藍，證明有 H2O 生成；C 中產生品紅溶液褪色現象證 明有 SO2 生成；裝置_________中無明顯變化和裝置 F 中______現象證明有 CO2 生成。

二、硫酸鉀和電石的制備

（1）證明固體 M 中不含 CaCO3 的方法是_____________（寫出實驗的方法、現象）

（2）反應②的化學方程式為(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4↓+2NH4Cl。

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。Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 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_______。反應完全后繼續緩緩通入空氣的目的是_____________。

（2）根據步驟一、二計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為_____。計算確定 CaCx的化學式_____。

（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”）。

Answer 1

【答案】 E 澄清石灰水變渾濁 取少量固體于試管中，加入足量鹽酸，若無明顯變化，則固體 M 中無 CaCO3 除去空氣中的 CO2 將生成的 CO2 帶入裝置丙中使其完全吸收 30:15:2 CaC2 偏小

【解析】根據所學知識和題中信息知，一、高純 CaO 的制備。B 中無水硫酸銅變藍，證明有 H2O 生成；C 中產生品紅溶液褪色現象證 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象證明有 CO2 生成，二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣沉淀。二、硫酸鉀和電石的制備。（1）證明固體 M 中不含 CaCO3 的方法是取少量固體于試管中，加入足量鹽酸，若無明顯變化，則固體 M 中無 CaCO3。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。CaCx 在空氣中灼燒生成 CaO 和 CO2。（1）裝置甲的作用是除去空氣中的 CO2，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水。反應完全后繼續緩緩通入空氣的目的是將生成的 CO2 帶入裝置丙中使其完全吸收。（2）步驟一：稱取 3.76g 樣品，測得丙溶液的質量比反應前增重了 4.4g。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，經攪拌、過濾、洗滌、 干燥等操作得到碳酸鈣固體 6 克。根據步驟一、生成二氧化碳質量是4.4g,步驟二碳酸鈣固體 6 克。碳質量∶4.4g× ×100％＝1.2g；鈣質量∶6g× ×100％＝2.4g；氧的質量∶3.76g－1.2g－2.4g＝0.16g。

計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為2.4g∶1.2g∶0.16g＝30:15:2。CaCx在空氣中灼燒生成 CaO 和 CO2，CaCx＋﹙﹚O2 CaO＋xCO2，則 CaCx的化學式是CaC2。（3）若碳酸鈣未能完全干燥，碳酸鈣質量偏高，則會導致 CaCx中的x的值偏小。

點睛∶這是一道綜合題，SO2 能使品紅溶液褪色，也能使澄清石灰水變渾濁。無水硫酸銅變藍，證明有 HO2 生成；C 中產生品紅溶液褪色現象證 明有 SO2 生成。