Question

3．某實驗小組利用廢硫酸液制備K₂SO₄并研究CaSO₄•2H₂O加熱分解的產(chǎn)物．
【閱讀資料】：CaSO₄微溶于水．
（一）K₂SO₄的制備（如圖1）

（1）將CaCO₃研成粉末的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有CO₂和CaCO₃（填寫化學(xué)式）．
（3）不用水而用飽和K₂SO₄溶液洗滌反應(yīng)Ⅲ所得晶體的目的是防止K₂SO₄晶體溶解；為檢驗此晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入c（選填序號，下同），振蕩、靜置，再向上層清液中滴加a，觀察現(xiàn)象即可判斷．
a．AgNO₃溶液         b．過量的BaCl₂溶液        c．過量的Ba（NO₃）₂溶液
（4）反應(yīng) II的化學(xué)方程式為CaSO₄+H₂O+2NH₃+CO₂=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓．
（5）反應(yīng)Ⅲ中相關(guān)物質(zhì)的溶解度如下表．你認(rèn)為反應(yīng)Ⅲ在常溫下能實現(xiàn)的原因是常溫下K₂SO₄的溶解度小．

物質(zhì)	KCl	K2SO4	NH4Cl	M
溶解度/g（25℃）	34.0	11.1	37.2	19.5

（二）研究CaSO₄•2H₂O加熱分解的產(chǎn)物．
（6）為了測定CaSO₄•2H₂O和CaCO₃的質(zhì)量比x：y，實驗小組利用如圖2所示的裝置（夾持儀器省略）進(jìn)行實驗．

①實驗前首先要檢查裝置的氣密性，再裝入樣品．裝置A的作用是除去空氣中的CO₂和H₂O．
②已知CaSO₄•2H₂O在160℃生成CaSO₄，1350℃時CaSO₄開始分解；CaCO₃在900℃時分解完全．現(xiàn)控制B裝置溫度900℃進(jìn)行實驗并采集了如下數(shù)據(jù)：
a．反應(yīng)前玻璃管與樣品的質(zhì)量m₁g       b．反應(yīng)后玻璃管中固體的質(zhì)量為m₂g
c．裝置C實驗后增重m₃g                d．裝置D實驗后增重m₄g
某同學(xué)選用b、d或c、d數(shù)據(jù)組合求出x：y的值，若無裝置E，則實驗測定結(jié)果將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（7）CaSO₄•2H₂O受熱會逐步失去結(jié)晶水．CaSO₄•2H₂O的相對分子質(zhì)量為172．取純凈CaSO₄•2H₂O固體3.44g，放在（6）的實驗裝置B中進(jìn)行加熱，測定固體質(zhì)量隨溫度的變化情況如圖3所示．求G點固體的化學(xué)式
是CaSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 （一）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
硫酸鉀不能溶解在飽和硫酸鉀溶液中；
鋇離子能和硫酸根離子結(jié)合成白色沉淀硫酸鋇，銀離子能和氯離子結(jié)合成白色沉淀氯化銀；
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
混合溶液中，溶質(zhì)的溶解度越小，越容易析出晶體；
（二）凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；
堿石灰中含有氧化鈣和氫氧化鈉，能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
根據(jù)圖中提供的數(shù)據(jù)可以金屬判斷G點固體的化學(xué)式．

解答 解：（一）（1）將CaCO₃研成粉末的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
故填：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）由上述流程中可知，可循環(huán)使用的物質(zhì)有CO₂和CaCO₃．
故填：CaCO₃．
（3）不用水而用飽和K₂SO₄溶液洗滌反應(yīng)Ⅲ所得晶體的目的是防止K₂SO₄晶體溶解；
為檢驗此晶體是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液，先加入過量的Ba（NO₃）₂溶液，振蕩、靜置，如果不產(chǎn)生沉淀，再向上層清液中滴加AgNO₃溶液，如果不產(chǎn)生沉淀，則已經(jīng)洗的干凈．
故填：防止K₂SO₄晶體溶解；c；a．
（4）反應(yīng) II中，硫酸鈣和水、氨氣、二氧化碳反應(yīng)生成硫酸銨和碳酸鈣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaSO₄+H₂O+2NH₃+CO₂=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓．
故填：CaSO₄+H₂O+2NH₃+CO₂=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓．
（5）由下表相關(guān)物質(zhì)的溶解度可知，反應(yīng)Ⅲ在常溫下能實現(xiàn)的原因是常溫下K₂SO₄的溶解度小．
故填：常溫下K₂SO₄的溶解度�。�
（二）（6）①實驗前首先要檢查裝置的氣密性，再裝入樣品．裝置A的作用是除去空氣中的CO₂和H₂O．
故填：檢查裝置的氣密性；除去空氣中的CO₂和H₂O．
②選用b、d數(shù)據(jù)時，通過D裝置可以判斷反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算出碳酸鈣的質(zhì)量，通過碳酸鈣的質(zhì)量可以計算分解生成的氧化鈣的質(zhì)量，通過B裝置中固體質(zhì)量減去氧化鈣的質(zhì)量可得硫酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算出CaSO₄•2H₂O的質(zhì)量，從而計算CaSO₄•2H₂O和CaCO₃的質(zhì)量比；
選用c、d數(shù)據(jù)時，通過D裝置可以判斷反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算出碳酸鈣的質(zhì)量，通過C裝置可以計算CaSO₄•2H₂O分解生成水的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算CaSO₄•2H₂O和CaCO₃的質(zhì)量比；
求出x：y的值時，若無裝置E，空氣則水蒸氣和二氧化碳會進(jìn)入D裝置，導(dǎo)致計算的二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測定結(jié)果偏小．
故填：偏�。�
（7）設(shè)G點固體的化學(xué)式為CaSO₄•xH₂O，
CaSO₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaSO₄•xH₂O+（2-x）H₂O，
172                     136+18x
3.44g                   3.08g
$\frac{172}{3.44g}$=$\frac{136+18x}{3.08g}$，
x=1，
G點固體的化學(xué)式是CaSO₄•H₂O．
故填：CaSO₄•H₂O．

點評 本題主要考查物質(zhì)的性質(zhì)，解答時要根據(jù)各種物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合各方面條件進(jìn)行分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論．