Question

10．金属钙线是炼制优质钢材的脱氧脱磷剂，某钙线的主要成分为金属M和Ca，并含有3.5%（质量分数）CaO．
（1）Ca原子结构示意图．
（2）Ca与最活跃的非金属元素A形成化合物D，D的沸点比A与Si形成的化合物E的沸点高（填高或低），用电子式表示D的形成过程．
（3）将钙线试样溶于稀盐酸后，加入过量NaOH溶液，生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色M（OH）_n．则M位于元素周期表中的位置是：第四周期，第Ⅷ族．
（4）取1.6g钙线试样，与水充分反应，生成224ml H₂（标准状况），再向溶液中通入适量的CO₂，最多能得到CaCO₃1.1g．

Answer 1

分析 （1）Ca是20号元素，钙原子核外电子数为20，有3个电子层，各层电子数为2、8、8、1，对于主族元素，电子层数=周期数，最外层电子数=族序数；
（2）先判断最活泼的非金属元素，再确定该化合物的化学式，根据电子式书写规则写出其的形成过程；根据晶体类型判断沸点高低；
（3）生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，应为Fe（OH）₂→Fe（OH）₃的转化；
（4）钙与水反应生成氢氧化钙与氢气，根据n=$\frac{V}{Vm}$计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算Ca的物质的量，根据氧化钙的质量分数计算氧化钙的质量，计算氧化钙的物质的量，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙，根据钙元素守恒可知生成的n（CaCO₃）=n（Ca）+n（CaO），再根据m=nM计算碳酸钙的质量．

解答 解：（1）Ca是20号元素，钙原子核外电子数为20，有3个电子层，各层电子数为2、8、8、1，原子结构示意图为，故答案为：
（2）元素周期表中最活泼的非金属元素是F元素，与Ca形成化合物离子化合物D，所以D是CaF ₂，氟化钙为离子化合物，阴阳离子需要标出所带电荷，用电子式表示其形成过程为：；F与Si形成D的化合物E是SiF₄，SiF₄是共价化合物，所以D的沸点比E高．
故答案为：高；；
（3）钙线试样溶于稀盐酸后，加入过量NaOH溶液，生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色M（OH）_n，M为Fe元素，处于第四周期第VIII族，故答案为：第四周期，第Ⅷ族；  
（4）224mlH₂的物质的量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，钙与水反应生成氢氧化钙与氢气，根据电子转移守恒可知，Ca的物质的量为$\frac{0.01mol×2}{2}$=0.01mol，样品中CaO质量分数为3.5%，故氧化钙的质量为1.6g×3.5%=0.056g，故氧化钙的物质的量为$\frac{0.056g}{56g/mol}$=0.001mol，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙，根据钙元素守恒可知生成的n（CaCO₃）=n（Ca）+n（CaO）=0.01mol+0.001mol=0.011mol，碳酸钙的质量为0.011mol×100g/mol=1.1g，
故答案为：1.1．

点评 本题考查结构与位置关系、常用化学用语书写、氧化还原反应、化学计算等，题目综合性较大，难度中等，（4）中注意利用守恒进行计算．