Question

【題目】化學(xué)鏈燃燒是新的燃燒概念，即燃料不直接與空氣接觸燃燒，而是以載氧體（如CaSO4等）在兩個(gè)反應(yīng)器之間的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)燃料的燃燒過程（如圖1）。請回答下列問題：

（1）空氣反應(yīng)器中主要發(fā)生化合反應(yīng)，化學(xué)方程式為_____。燃料反應(yīng)器中， CO與CaSO4發(fā)生的反應(yīng)方程式為。

（2）實(shí)驗(yàn)室模擬CO與石膏（CaSO4﹒2H2O）的反應(yīng)，并測定CO與石膏（CaSO4﹒2 H2O）是否反應(yīng)完全，設(shè)計(jì)裝置如圖2。

①廣口瓶B的作用是_____。C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _____，C裝置的作用是_____，該實(shí)驗(yàn)的尾氣無毒。

②完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告（已知：熱的CaS會(huì)跟氧氣反應(yīng)；氯化亞銅和氨水混合溶液為無色）。

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象	分析與解釋
檢查氣密性并裝填好藥品后，首先應(yīng)先通一會(huì)CO	C中_____（填反應(yīng)現(xiàn)象）
點(diǎn)燃A處酒精噴燈	D中_____（填反應(yīng)現(xiàn)象）
停止加熱，繼續(xù)通一會(huì)CO，直到裝置冷卻		繼續(xù)通CO目的：（1）使生成的CO2全部被氫氧化鋇溶液吸收； （2）_____
取A中殘留固體，加足量稀鹽酸	_____（填反應(yīng)現(xiàn)象），有少量不溶物	，石膏樣品_____轉(zhuǎn)化（選填“完全”或“不完全”）

（3）若所取石膏樣品（CaSO4﹒2 H2O）質(zhì)量為1.00g，裝置D中產(chǎn)生的BaCO3的質(zhì)量為3.94g，求石膏樣品的轉(zhuǎn)化率。_____（轉(zhuǎn)化率：，己知BaCO3的相對分子質(zhì)量為197）（寫出計(jì)算過程）

（4）D裝置中不宜使用澄清石灰水的理由是_____。

Answer 1

【答案】 安全瓶（或防止倒吸） 2CO 除去CO（吸收沒有參加反應(yīng)的CO） 出現(xiàn)紅色固體， 出現(xiàn)白色渾濁 防止CaS在熱的情況下被氧化 出現(xiàn)氣泡 不完全 86% 氫氧化鈣微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶質(zhì)少，吸收CO2不完全

【解析】

（1）空氣反應(yīng)器中空氣進(jìn)入，氮?dú)馀懦�，說明氧氣參加了反應(yīng)，空氣反應(yīng)器中另外加入的物質(zhì)是硫化鈣，又已知該反應(yīng)是化合反應(yīng)，所以該反應(yīng)中反應(yīng)物是CaS和O2，生成物是硫酸鈣，化學(xué)方程式為：。燃料反應(yīng)器中， CO與CaSO4發(fā)生的反應(yīng)方程式為：。

（2）實(shí)驗(yàn)室模擬CO與石膏（CaSO4﹒2H2O）的反應(yīng)，并測定CO與石膏（CaSO4﹒2 H2O）是否反應(yīng)完全，設(shè)計(jì)裝置如圖2。

①圖中廣口瓶B的作用是：做安全瓶（或防止倒吸），因?yàn)閮蓚�(gè)導(dǎo)氣管都是稍微露出橡皮塞，所以實(shí)驗(yàn)中即使C中有液體倒流，也不會(huì)進(jìn)入A中，不會(huì)導(dǎo)致A中的玻璃管炸裂。題中需要補(bǔ)充完整的化學(xué)方程式是：2CuCl+_____+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，該反應(yīng)生成物中各原子的個(gè)數(shù)是：Cu：2，N：4，H：16，C：2，O：4，Cl：2；反應(yīng)物中已知的各原子個(gè)數(shù)是：Cu：2，N：4，H：16，O：2，Cl：2，可見反應(yīng)前缺少：C：2 ，O：2，因此方程式中需補(bǔ)充：2CO；圖②CO與CaSO4反應(yīng)過程中可能有少量CO沒有參加反應(yīng)，CO有毒，如果直接排放會(huì)污染空氣，且題中已經(jīng)說明該實(shí)驗(yàn)的尾氣無毒，可見沒有參加反應(yīng)的CO已經(jīng)被C裝置除去，因此C裝置的作用是：除去CO（或吸收沒有參加反應(yīng)的CO）。

②完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

檢查氣密性并裝填好藥品后，首先應(yīng)先通一會(huì)CO，根據(jù)反應(yīng)2CuCl+2CO+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，CO進(jìn)入C中與氯化亞銅和氨水混合溶液反應(yīng)會(huì)生成銅，故C中現(xiàn)象為：出現(xiàn)紅色固體（或沉淀）；

點(diǎn)燃A處酒精噴燈，根據(jù)題中提供的信息：，反應(yīng)中生成CO2，因?yàn)?/span>Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O，碳酸鋇是難溶于水的白色固體，故D中出現(xiàn)白色渾濁現(xiàn)象；

停止加熱，繼續(xù)通一會(huì)兒CO，直到裝置冷卻，繼續(xù)通CO目的：（1）將玻璃管內(nèi)殘留的二氧化碳排入裝置D中，使生成的CO2全部被氫氧化鋇溶液吸收；（2）根據(jù)題中提供的信息，熱的CaS會(huì)跟氧氣反應(yīng)，因此繼續(xù)通CO的另一目的是防止CaS在熱的情況下被氧化；

取A中殘留固體，加足量稀鹽酸，A中殘留的固體中一定含有硫化鈣，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，CaS會(huì)和稀鹽酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，所以出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)該是：有氣泡冒出；因?yàn)榱蛩徕}不能和稀鹽酸反應(yīng)，所以仍然有不溶物，說明有硫酸鈣沒有完全轉(zhuǎn)化，故填：不完全。

（3）計(jì)算石膏樣品的轉(zhuǎn)化率。

設(shè)反應(yīng)中生成二氧化碳的質(zhì)量為x。

解得x=0.88g

設(shè)參加反應(yīng)的硫酸鈣的質(zhì)量為y。

解得y=0.68g

根據(jù)計(jì)算得到的參加反應(yīng)的CaSO4質(zhì)量和石膏的化學(xué)式CaSO4﹒2H2O，參加反應(yīng)的CaSO4﹒2H2O質(zhì)量為：

根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式，石膏樣品的轉(zhuǎn)化率： 。

（4）因?yàn)闅溲趸�鈣微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶質(zhì)少，吸收CO2不完全，所以D裝置中不宜使用澄清石灰水。而氫氧化鋇易溶于水，一定量的氫氧化鋇溶液中含有的溶質(zhì)多，二氧化碳能被完全吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。