Question

【題目】化學鏈燃燒是新的燃燒概念，即燃料不直接與空氣接觸燃燒，而是以載氧體（如CaSO4等）在兩個反應器之間的循環來實現燃料的燃燒過程（如圖1）。請回答下列問題：

（1）空氣反應器中主要發生化合反應，化學方程式為_____。燃料反應器中， CO與CaSO4發生的反應方程式為。

（2）實驗室模擬CO與石膏（CaSO4﹒2H2O）的反應，并測定CO與石膏（CaSO4﹒2 H2O）是否反應完全，設計裝置如圖2。

①廣口瓶B的作用是_____。C中反應的化學方程式為 _____，C裝置的作用是_____，該實驗的尾氣無毒。

②完成實驗報告（已知：熱的CaS會跟氧氣反應；氯化亞銅和氨水混合溶液為無色）。

實驗步驟	現象	分析與解釋
檢查氣密性并裝填好藥品后，首先應先通一會CO	C中_____（填反應現象）
點燃A處酒精噴燈	D中_____（填反應現象）
停止加熱，繼續通一會CO，直到裝置冷卻		繼續通CO目的：（1）使生成的CO2全部被氫氧化鋇溶液吸收； （2）_____
取A中殘留固體，加足量稀鹽酸	_____（填反應現象），有少量不溶物	，石膏樣品_____轉化（選填“完全”或“不完全”）

（3）若所取石膏樣品（CaSO4﹒2 H2O）質量為1.00g，裝置D中產生的BaCO3的質量為3.94g，求石膏樣品的轉化率。_____（轉化率：，己知BaCO3的相對分子質量為197）（寫出計算過程）

（4）D裝置中不宜使用澄清石灰水的理由是_____。

Answer 1

【答案】 安全瓶（或防止倒吸） 2CO 除去CO（吸收沒有參加反應的CO） 出現紅色固體， 出現白色渾濁 防止CaS在熱的情況下被氧化 出現氣泡 不完全 86% 氫氧化鈣微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶質少，吸收CO2不完全

【解析】

（1）空氣反應器中空氣進入，氮氣排出，說明氧氣參加了反應，空氣反應器中另外加入的物質是硫化鈣，又已知該反應是化合反應，所以該反應中反應物是CaS和O2，生成物是硫酸鈣，化學方程式為：。燃料反應器中， CO與CaSO4發生的反應方程式為：。

（2）實驗室模擬CO與石膏（CaSO4﹒2H2O）的反應，并測定CO與石膏（CaSO4﹒2 H2O）是否反應完全，設計裝置如圖2。

①圖中廣口瓶B的作用是：做安全瓶（或防止倒吸），因為兩個導氣管都是稍微露出橡皮塞，所以實驗中即使C中有液體倒流，也不會進入A中，不會導致A中的玻璃管炸裂。題中需要補充完整的化學方程式是：2CuCl+_____+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，根據化學反應前后原子的種類和數目不變，該反應生成物中各原子的個數是：Cu：2，N：4，H：16，C：2，O：4，Cl：2；反應物中已知的各原子個數是：Cu：2，N：4，H：16，O：2，Cl：2，可見反應前缺少：C：2 ，O：2，因此方程式中需補充：2CO；圖②CO與CaSO4反應過程中可能有少量CO沒有參加反應，CO有毒，如果直接排放會污染空氣，且題中已經說明該實驗的尾氣無毒，可見沒有參加反應的CO已經被C裝置除去，因此C裝置的作用是：除去CO（或吸收沒有參加反應的CO）。

②完成實驗報告

檢查氣密性并裝填好藥品后，首先應先通一會CO，根據反應2CuCl+2CO+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，CO進入C中與氯化亞銅和氨水混合溶液反應會生成銅，故C中現象為：出現紅色固體（或沉淀）；

點燃A處酒精噴燈，根據題中提供的信息：，反應中生成CO2，因為Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O，碳酸鋇是難溶于水的白色固體，故D中出現白色渾濁現象；

停止加熱，繼續通一會兒CO，直到裝置冷卻，繼續通CO目的：（1）將玻璃管內殘留的二氧化碳排入裝置D中，使生成的CO2全部被氫氧化鋇溶液吸收；（2）根據題中提供的信息，熱的CaS會跟氧氣反應，因此繼續通CO的另一目的是防止CaS在熱的情況下被氧化；

取A中殘留固體，加足量稀鹽酸，A中殘留的固體中一定含有硫化鈣，根據提供的實驗結論，CaS會和稀鹽酸反應生成硫化氫氣體，所以出現的現象應該是：有氣泡冒出；因為硫酸鈣不能和稀鹽酸反應，所以仍然有不溶物，說明有硫酸鈣沒有完全轉化，故填：不完全。

（3）計算石膏樣品的轉化率。

設反應中生成二氧化碳的質量為x。

解得x=0.88g

設參加反應的硫酸鈣的質量為y。

解得y=0.68g

根據計算得到的參加反應的CaSO4質量和石膏的化學式CaSO4﹒2H2O，參加反應的CaSO4﹒2H2O質量為：

根據轉化率計算公式，石膏樣品的轉化率： 。

（4）因為氫氧化鈣微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶質少，吸收CO2不完全，所以D裝置中不宜使用澄清石灰水。而氫氧化鋇易溶于水，一定量的氫氧化鋇溶液中含有的溶質多，二氧化碳能被完全吸收，實驗結果準確。