Question

8．CaS用于制备除虫剂、发光材料等．某课题组拟用硫酸钙和焦炭在高温下反应制备硫酸钙并检验产物．
（1）甲同学设计如图实验装置检验气体产物：

①B装置作用是除去酸性气体；
②D和E装置能检验装置A的反应产物是CO；
③E装置中可能出现的现象是溶液变浑浊．
（2）乙同学提出，根据氧化还原反应，A中的气体产物可能还有CO₂、SO₂，为了验证他的猜想，结合上述装置并选择下列仪器设计方案（同一种仪器可重复使用）．

①气流从左至右，仪器连接顺序为A、FJ、F、I、M．
②能证明有SO₂的现象是第1个F中溶液褪色；能证明有CO₂的现象是第2个F中溶液不褪色，I中溶液变浑浊．
③除去SO₂的离子方程式为5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺．
（3）经试验检验气体产物有SO₂、CO、CO₂且气体体积之比为1：1：2，写出A中反应的化学方程式2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑．
（4）利用重量法测定固体产物的质量之比，即将样品溶于足量的饱和碳酸钠溶液，过滤洗涤、干燥等．需要测定的物理量有样品的质量、碳酸钙的质量．（已知CaS与H₂O反应生成Ca（OH）₂和H₂S）

Answer 1

分析 硫酸钙和焦炭在高温下反应制备硫化钙的方程式里可能产生使氧化铜还原的气体应为CO，CuO氧化CO生成红色的Cu和CO₂，CO₂使石灰水变浑浊．验证A中的气体产物可能还有CO₂、SO₂，必须先用品红验证SO₂后再用酸性高锰酸钾除去SO₂，再用澄清石灰水检验CO₂．根据检验气体产物有SO₂、CO、CO₂且气体体积之比为1：1：2，写出方程式：2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑．最后确定CaS和CaO的质量比，只要知道样品的质量、碳酸钙的质量即可．
（1）①用硫酸钙和焦炭在高温下反应制备硫化钙，根据质量守恒定律，产物中会生成二氧化碳等酸性气体；
②生成的气体中可能含有一氧化碳等还原性气体，加热时，一氧化碳能够还原氧化铜；
③如果存在一氧化碳，则气体通过装置D生成二氧化碳；
（2）①检验气体产物可能还有CO₂、SO₂，可以通过品红溶液检验二氧化硫，除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验二氧化碳，气流从左至右；
②能证明有SO₂的现象是第1个F中溶液褪色；能证明有CO₂的现象是第2个F中溶液不褪色，I中溶液变浑浊；
③二氧化硫与高锰酸钾发生氧化还原反应；
（3）气体产物有SO₂、CO、CO₂且气体体积之比为1：1：2；
（4）将样品溶于足量的饱和碳酸钠溶液，过滤洗涤、干燥，利用重量法测定固体产物的质量之比，需要测定的物理量有样品的质量、碳酸钙的质量，

解答 解：（1）①氢氧化钠溶液可吸收除去酸性气体，不吸收CO，
故答案为：除去酸性气体；
②通过一氧化碳还原氧化铜由黑色变红色和CO₂能够使澄清石灰水变浑浊的现象，证明装置A的反应产物是CO，
故答案为：CO；
③二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊，
故答案为：溶液变浑浊；
（2）①可以通过品红溶液检验二氧化硫，除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验二氧化碳，气流从左至右的仪器连接顺序为A、F、J、F、I、M，
故答案为：J、F、I、M；
②能证明有SO₂的现象是第1个F中溶液褪色；能证明有CO₂的现象是第2个F中溶液不褪色，I中溶液变浑浊，
故答案为：第1个F中溶液褪色；第2个F中溶液不褪色，I中溶液变浑浊；
③反应的离子方程式为5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺，
故答案为：5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺；
（3）反应的化学方程式为2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑，
故答案为：2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑；
（4）最后确定CaS和CaO的质量比，需要测定的物理量有样品的质量、碳酸钙的质量，
故答案为：样品的质量、碳酸钙的质量．

点评 本题考查了化学方程式的书写，物质的制备和性质探究实验方案的设计的相关知识，明确反应原理是解答的关键，题目难度中等．