Question

15．白云石的主要成份是CaCO₃•MgCO₃，在我国有大量的分布．以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途．白云石经煅烧、消化后得到钙镁的氢氧化物，再经过碳化实现Ca²⁺、Mg²⁺的分离．碳化反应是放热反应，化学方程式如下：
Ca（OH）₂+Mg（OH）₂+3CO₂?CaCO₃+Mg（HCO₃）₂+H₂O
完成下列填空
（1）Ca（OH）₂的碱性比Mg（OH）₂的碱性强（选填“强”或“弱”）
Ca（OH）₂的溶解度比Mg（OH）₂的溶解度大（选填“大”或“小”）
（2）碳化温度保持在50～60℃．温度偏高不利于碳化反应，原因是二氧化碳的溶解度小、碳酸氢镁分解．温度偏低也不利于碳化反应，原因是反应速率较小．
（3）已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示，在10min到13min之内钙离子的反应速率为0.009mol/（L•min）．15min之后钙离子浓度增大，原因是CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂（用化学方程式表示）．
（4）Mg原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²；Ca原子最外层电子的能量高于Mg原子最外层电子的能量．（选填“低于”、“高于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）金属性越强，对应的最高价的氧化物的水化物的碱性越强，氢氧化钙微溶于水，而氢氧化镁难溶；
（2）温度过高，二氧化碳的溶解度减小，且碳酸氢镁不稳定，如温度过低，反应速率较小；
（3）在10min到13min之内钙离子浓度由0.145mol/L变化为0.118mol/L，结合v=$\frac{△c}{△t}$计算速率；15min之后钙离子浓度增大，原因是二氧化碳与碳酸钙反应生成碳酸氢钙；
（4）Mg原子核外有12个电子，Ca原子核外电子层数比Mg多，原子半径大，最外层电子距离原子核较远．

解答 解：（1）金属性Ca＞Mg，金属性越强，对应的最高价的氧化物的水化物的碱性越强，则Ca（OH）₂的碱性比Mg（OH）₂的碱性强，
氢氧化钙微溶于水，而氢氧化镁难溶，则Ca（OH）₂的溶解度比Mg（OH）₂的溶解度大，
故答案为：强；大；
（2）温度过高，二氧化碳的溶解度减小，且碳酸氢镁不稳定，不利于碳化反应，如温度过低，反应速率较小，也不利于不利于碳化反应，
故答案为：二氧化碳的溶解度小；碳酸氢镁分解；反应速率较小；
（3）在10min到13min之内钙离子浓度由0.145mol/L变化为0.118mol/L，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.145mol/L-0.118mol/L}{3min}$=0.009mol/（L•min），
15min之后钙离子浓度增大，原因是二氧化碳与碳酸钙反应生成碳酸氢钙，反应的方程式为CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，
故答案为：0.009mol/（L•min）；CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂；
（4）Mg原子核外有12个电子，子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²，Ca原子核外电子层数比Mg多，原子半径大，最外层电子距离原子核较远，则能量较高，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²；高于．

点评 本题为2015年上海高考题第四题，综合考查难溶电解质的溶解平衡、化学反应速率以及核外电子排布等知识，侧重于化学与生活、生产的考查，有利于培养学生的良好的科学素养，难度中等．