Question

碳酸钙和硫酸钙都是钙的重要化合物，它们在生产生活中都有着广泛的应用．甲、乙两组同学分别对碳酸钙的制备、硫酸钙的性质进行了以下探究，请你参与并完成对有关问题的解答．
（1）甲组使用大理石（含少量的Fe₂O₃杂质）等物质制备碳酸钙的实验流程如图1：

①溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是

 

．
②上述流程中，“分离”得产品所包含的实验操作依次为：过滤、

 

、

 

．
③“滤液A”中除H⁺离子外，还含有的阳离子是

 

；检验该阳离子的实验方法是：取少量滤液A与

 

在试管中混合、加热充分反应，将湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）靠近试管口，观察现象即可．
（2）乙组对某硫酸钙晶体（xCaS0₄?yH₂0）加热分解的有关反应进行探究．他们取6.52g该晶体进行加热，加热过程中，固体质量随时间的变化情况如图2所示．又知t₅～t₆时间段内固体质量减轻的原因是产生了两种气体，反应的化学方程式为：2CasO₄ 

加热  .

2CaO+2S0₂↑+O₂↑．
①加热时，该晶体开始发生化学变化的时间是

 

（填“t₁”、“t₃”或“t₅”）．
②t₄～t₅时间段固体的化学式为

 

．
③t_l～t₂时间段固体发生反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）①依据硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶于水的物质，附着在大理石表面阻止反应进行；
②沉淀过滤后洗涤，干燥；
③依据流程分析，大理石与硝酸反应后生成硝酸钙，硝酸铁，加入一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸铵反应生成碳酸钙沉淀，过滤得到碳酸钙，滤液中含有氢离子，铵根离子；依据铵根离子的检验方法是和氢氧化钠反应生成氨气设计实验方法进行检验；
（2）在加热到t₁时xCaSO₄?yH₂O开始分解，t₁～t₂时间段和t₃～t₄时间段个固体的质量变化比较少，而t₅～t₆时间段固体质量变化较大，原因是t₁～t₂时间段生石膏脱去部分水，t₃～t₄时间段完全脱水，在t₄时完全生成CaSO₄，在t₅～t₆时间段温度较高，CaSO₄开始分解，质量变化较大．

解答： 解：（1）①硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶于水的物质，附着在大理石表面阻止反应进行，所以选择硝酸反应；
故答案为：硫酸钙微溶于水；
②上述流程中，“分离”得产品为碳酸钙沉淀和硝酸铵溶液，所包含的实验操作依次为过滤，洗涤，干燥；
故答案为：洗涤，干燥；
③大理石与硝酸反应后生成硝酸钙，硝酸铁，加入一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸铵反应生成碳酸钙沉淀，过滤得到碳酸钙，滤液中含有阳离子为氢离子，铵根离子；依据铵根离子的检验方法是和氢氧化钠反应生成氨气，遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝证明氨气的生成；
故答案为：NH₄⁺，烧碱；
（2）①依据图象分析，固体质量在0-t₁时间段无变化，说明固体未反应，加热到t₁时，固体质量开始减小，所以该晶体开始发生化学变化的时间是t₁；
故答案为：t₁；
②在加热到t₁时xCaSO₄?yH₂O开始分解，t₁～t₂时间段和t₃～t₄时间段个固体的质量变化比较少，而t₅～t₆时间段固体质量变化较大，原因是t₁～t₂时间段生石膏脱去部分水，t₃～t₄时间段完全脱水，t₄～t₅时间段固体的化学式为CaSO₄；
故答案为：CaSO₄；
③t₃～t₄时间段完全脱水，则m（H₂O）=6.52g-5.44g=1.08g，m（CaSO₄）=5.44g，n（H₂O）=

1.08g

18g/mol

=0.06mol，n（CaSO₄）=

5.44g

136g/mol

=0.04mol，所以n（CaSO₄）：n（H₂O）=x：y=0.04：0.06=2：3，化学式为：2CaSO₄?3H₂O，t_l～t₂时间段固体质量变化，减少水的质量=6.52g-5.80g=0.72g，n（H₂O）=

0.72g

18g/mol

=0.04mol；固体质量为5.80g，6.52g硫酸钙固体物质的量=

6.52g

326g/mol

=0.02mol，则1mol2CaSO₄?3H₂O失水2mol，反应的化学方程式为：2CaSO₄?3H₂O

△   .

2CaSO₄?H₂O+2H₂O，
故答案为：2CaSO₄?3H₂O

△   .

2CaSO₄?H₂O+2H₂O．

点评：本题考查了碳酸钙制备流程分析判断，生石膏加热的变化图象，题目难度较大，注意根据图象的质量变化判断可能发生的反应．