Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)模擬生產(chǎn)化肥硫酸鉀和電石的流程如下：

【資料一】氧化鈣與焦炭在高溫下反應(yīng)生成碳化鈣和一氧化碳。

（1）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為__。證明固體M中不含CaCO3的方法是__________。

（2）反應(yīng)②的化學(xué)方程式為：(NH4)2SO4 + 2KCl ═ K2SO4+ 2NH4Cl，請(qǐng)你推測(cè)一下，該反應(yīng)能得到K2SO4的原因可能是______。

（3）假設(shè)上述流程中制得的碳化鈣（化學(xué)式為CaCx）固體中只含CaO一種雜質(zhì)，該小組為測(cè)定CaCx中x的值進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

【資料二】①碳化鈣在空氣中灼燒生成氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w。

②碳化鈣能和水反應(yīng)生成氫氧化鈣和乙炔氣體。

步驟一：稱(chēng)取3.76g樣品于下圖所示石英管中（測(cè)定裝置圖如下，夾持及加熱裝置省略），反應(yīng)前緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�高溫灼燒石英管中的樣品至反�?yīng)完全后繼續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝猓瑴y(cè)得丙溶液的質(zhì)量比反應(yīng)前增重了4.4g（玻璃纖維可防止固體粉末進(jìn)入導(dǎo)管）。

步驟二：將石英管內(nèi)剩余固體全部轉(zhuǎn)移到水中，加入足量碳酸鈉溶液，經(jīng)攪拌、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作得到碳酸鈣固體6克。試回答下列問(wèn)題：

①裝置甲的作用是_____。反應(yīng)完全后繼續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾哪康氖?/span>_____。

②根據(jù)步驟一、二計(jì)算該樣品中鈣、碳、氧的質(zhì)量比為_____，計(jì)算確定CaCx的化學(xué)式_______（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。

③實(shí)驗(yàn)室制取乙炔氣體的發(fā)生裝置如圖。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電石與水反應(yīng)非常劇烈，為控制反應(yīng)的速率，一般用飽和食鹽水代替水（電石與氯化鈉不反應(yīng)）來(lái)得到平穩(wěn)的氣流，此外還可以使用______來(lái)減緩反應(yīng)的速率。

A．改長(zhǎng)頸漏斗為分液漏斗或注射器 B．將電石研成粉末 C．將錐形瓶置于冰水浴中

Answer 1

【答案】 向固體M中滴加足量的稀鹽酸，無(wú)氣泡冒出 該溫度下，硫酸鉀的溶解度比其他物質(zhì)小，所以先析出 除去空氣中的二氧化碳?xì)怏w 讓生成的二氧化碳?xì)怏w全部被丙裝置吸收 30:15:2 CaC2 AC

【解析】（1）反應(yīng)①是碳酸銨和硫酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為 CaSO4+（NH4）2CO3═CaCO3↓+（NH4）2 SO4．由于碳酸鹽遇到鹽酸會(huì)生成氣體，所以要證明固體M中不含CaCO3的方法是取樣，加入足量稀鹽酸，無(wú)氣泡冒出；

（2）反應(yīng)②的化學(xué)方程式為（NH4）2SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl，由于硫酸鉀標(biāo)注了沉淀符號(hào)，而已有的知識(shí)是硫酸鉀可溶，說(shuō)明在給定物質(zhì)中溶解度相對(duì)最小，所以該反應(yīng)能析出K2SO4晶體的原因是該溫度下，K2SO4的溶解度小；

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是通過(guò)通入不含二氧化碳的空氣（避免對(duì)后期生成的二氧化碳的質(zhì)量的干擾），將碳化鈣樣品轉(zhuǎn)化為氧化鈣和二氧化碳，然后將生成的二氧化碳用丙裝置完全吸收，也就是裝置丙的質(zhì)量增加就是生成的二氧化碳，為將二氧化碳完全吸收而避免殘留于試管中，所以在反應(yīng)完全后應(yīng)該繼續(xù)通入除去了二氧化碳的空氣．右側(cè)的堿石灰是避免右側(cè)的空氣進(jìn)入裝置內(nèi)導(dǎo)致二氧化碳等被吸收，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以：

①裝置甲的作用是 除去空氣中的CO2氣體．反應(yīng)完全后繼續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾哪康氖?/span> 使殘留在裝置內(nèi)的CO2氣體被丙裝置充分吸收；

②碳元素的質(zhì)量為4.4g× ×100%=1.2g，鈣元素的質(zhì)量為6g××100%=2.4g，則氧元素的質(zhì)量為3.76g-1.2g-2.4g=0.16g，該樣品中鈣、碳、氧的質(zhì)量比為2.4g：1.2g：0.16g=30：15：2；

對(duì)應(yīng)的氧化鈣的質(zhì)量為0.16g÷（ ×100%）=0.56g，則氧化鈣中的鈣元素的質(zhì)量為0.56g-0.16g=0.4g

對(duì)應(yīng)的碳化鈣中的鈣元素的質(zhì)量2.4g-0.4g=2g，則碳化鈣中鈣原子和碳原子的個(gè)數(shù)比為 =1：2

所以CaCx的化學(xué)式CaC2；

③為控制反應(yīng)的速度以得到平穩(wěn)的氣流，從反應(yīng)物的角度，碳化鈣顆粒大一點(diǎn)反應(yīng)會(huì)慢，水的含量低一些會(huì)慢，溫度低一些會(huì)慢，水的滴加速度可控也會(huì)慢下來(lái)，所以給定的改進(jìn)方法可行的是ACD。