Question

【題目】白云石粉是一種生產高級玻璃器皿、醫藥用瓶、光學玻璃的原料，某化學興趣小組對白云石粉極其好奇，決定對其進行探究。

【查閱資料】白云石屬于碳酸鹽礦物，白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 · yCaCO3。（ 雜質是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解）

一、定性探究：白云石粉的成分和性質

【實驗分析】

（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、 。

（2）由步驟①②的現象可得出白云石粉中一定含有的離子是 （填離子符號）。

（3）步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是 。步驟④的反應現象是 。

【結 論】綜合上述實驗現象可初步證明白云石由碳酸鈣、碳酸鎂組成。

【實驗質疑】小組同學經過討論認為：因氫氧化鈣微溶于水，導致沉淀B中除了氫氧化鎂之外應該還混有氫氧化鈣，對定量測定白云石粉的組成干擾較大，在老師的指導下該興趣小組采用熱分解法進行定量探究。

二、定量探究：白云石的組成

【查閱資料】碳酸鈣開始分解的溫度為898℃,1000℃時完全分解生成生石灰和二氧化碳氣體；碳酸鈣與碳酸鎂的化學性質相似；碳酸鎂開始分解的溫度為540℃，700℃時完全分解。

【實驗設計】為測定白云石中的含鈣量及x：y的值，該興趣小組設計了如下裝置并進行實驗：

【實驗步驟】①組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②準確稱取15.0g 白云石粉末放在A裝置中，打開彈簧夾，鼓入一段時間氮氣，稱量B、C、D裝置的質量；③關閉彈簧夾，打開控溫電加熱器，緩緩調升溫度至700℃，持續加熱至固體質量不變；④打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質量；⑤關閉彈簧夾，調升溫度至1000℃，持續加熱至固體質量不變，打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質量。

實驗數據記錄如下表：

	B中溶液質量/g	C中溶液質量/g	D中溶液質量/g
反應前	50.0	100.0	50.0
700℃	50.0	102.1	50.1
1000℃	50.0	106.3	50.3

【實驗分析和數據處理】

（4）裝置D的作用是 ；

（5）持續加熱至固體質量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是 。

（6）計算白云石中鈣元素的質量分數。（寫出計算過程，結果保留小數點后一位）：、

（7）設計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是 （寫出實驗方法、現象、結論）

（8）白云石（xMgCO3 · yCaCO3）中的 x：y= （最簡整數比），若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，將會導致x：y的值 （填偏大、偏小或不變）。

Answer 1

【答案】（1）漏斗 （2）CO32-（3）MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl；產生白色沉淀（4）吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質量偏小（5）使殘留在裝置內的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收（其它合理描述均得分）（6）26.7%（7）取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產生，則完全分解。(8)1:2；偏大

【解析】

試題分析：過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。由步驟①②的現象可得出白云石粉中一定含有的離子是CO32-。步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl。步驟④的反應現象是產生白色沉淀,過程中是氯化鈣和碳酸鈉發生反應產生碳酸鈣沉淀裝置D的作用是吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質量偏小；持續加熱至固體質量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是：使殘留在裝置內的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收。因為根據二者反應的條件的不同確定：碳酸鎂分解產生的二氧化碳的質量是2.2克，而碳酸鈣分解產生的二氧化碳的質量為4.4克，設碳酸鈣的質量為X，

CaCO3 高溫 CaO + CO2↑

100 44

X 4.4克

列比例式得：100：X=44:4.4克 解得X=10克 其中鈣元素的質量=10克×40／100=4克，鈣元素質量分數=4克／15克×100%=26.7%。證明白云石粉已完全分解的實驗方法是：取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產生，則完全分解。，所以X和y 的比值是2:1；若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，將會導致x：y的值偏大，會使得碳酸鎂分解的氣體沒有完全被吸收，使得二者的比值變大。