Question

【題目】白云石粉是一種生產(chǎn)高級(jí)玻璃器皿、醫(yī)藥用瓶、光學(xué)玻璃的原料，某化學(xué)興趣小組對(duì)白云石粉極其好奇，決定對(duì)其進(jìn)行探究。

【查閱資料】白云石屬于碳酸鹽礦物，白云石粉主要成分的化學(xué)式可表示為：xMgCO3 · yCaCO3。（ 雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應(yīng)，受熱不分解）

一、定性探究：白云石粉的成分和性質(zhì)

【實(shí)驗(yàn)分析】

（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、 。

（2）由步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是 （填離子符號(hào)）。

（3）步驟③生成氫氧化鎂的化學(xué)方程式是 。步驟④的反應(yīng)現(xiàn)象是 。

【結(jié) 論】綜合上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可初步證明白云石由碳酸鈣、碳酸鎂組成。

【實(shí)驗(yàn)質(zhì)疑】小組同學(xué)經(jīng)過討論認(rèn)為：因氫氧化鈣微溶于水，導(dǎo)致沉淀B中除了氫氧化鎂之外應(yīng)該還混有氫氧化鈣，對(duì)定量測(cè)定白云石粉的組成干擾較大，在老師的指導(dǎo)下該興趣小組采用熱分解法進(jìn)行定量探究。

二、定量探究：白云石的組成

【查閱資料】碳酸鈣開始分解的溫度為898℃,1000℃時(shí)完全分解生成生石灰和二氧化碳?xì)怏w；碳酸鈣與碳酸鎂的化學(xué)性質(zhì)相似；碳酸鎂開始分解的溫度為540℃，700℃時(shí)完全分解。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】為測(cè)定白云石中的含鈣量及x：y的值，該興趣小組設(shè)計(jì)了如下裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

【實(shí)驗(yàn)步驟】①組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②準(zhǔn)確稱取15.0g 白云石粉末放在A裝置中，打開彈簧夾，鼓入一段時(shí)間氮?dú)�，稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；③關(guān)閉彈簧夾，打開控溫電加熱器，緩緩調(diào)升溫度至700℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變；④打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時(shí)間氮?dú)?/span>，準(zhǔn)確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；⑤關(guān)閉彈簧夾，調(diào)升溫度至1000℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變，打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時(shí)間氮?dú)?/span>，準(zhǔn)確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：

	B中溶液質(zhì)量/g	C中溶液質(zhì)量/g	D中溶液質(zhì)量/g
反應(yīng)前	50.0	100.0	50.0
700℃	50.0	102.1	50.1
1000℃	50.0	106.3	50.3

【實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)處理】

（4）裝置D的作用是 ；

（5）持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時(shí)間氮?dú)獾哪康氖?/span> 。

（6）計(jì)算白云石中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）：、

（7）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明白云石粉已完全分解的實(shí)驗(yàn)方法是 （寫出實(shí)驗(yàn)方法、現(xiàn)象、結(jié)論）

（8）白云石（xMgCO3 · yCaCO3）中的 x：y= （最簡整數(shù)比），若加熱前沒有鼓入一段時(shí)間的氮?dú)�，將�?huì)導(dǎo)致x：y的值 （填偏大、偏小或不變）。

Answer 1

【答案】（1）漏斗 （2）CO32-（3）MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl；產(chǎn)生白色沉淀（4）吸收氮?dú)鈳С龅乃�蒸氣，防止測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏�。�5）使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w全部被C裝置吸收（其它合理描述均得分）（6）26.7%（7）取少量反應(yīng)后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，則完全分解。(8)1:2；偏大

【解析】

試題分析：過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。由步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是CO32-。步驟③生成氫氧化鎂的化學(xué)方程式是MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl。步驟④的反應(yīng)現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀,過程中是氯化鈣和碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀裝置D的作用是吸收氮?dú)鈳С龅乃�蒸氣，防止測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏小；持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時(shí)間氮?dú)獾哪康氖牵?/span>使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w全部被C裝置吸收。因?yàn)楦鶕?jù)二者反應(yīng)的條件的不同確定：碳酸鎂分解產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量是2.2克，而碳酸鈣分解產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量為4.4克，設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為X，

CaCO3 高溫 CaO + CO2↑

100 44

X 4.4克

列比例式得：100：X=44:4.4克 解得X=10克 其中鈣元素的質(zhì)量=10克×40／100=4克，鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=4克／15克×100%=26.7%。證明白云石粉已完全分解的實(shí)驗(yàn)方法是：取少量反應(yīng)后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，則完全分解。，所以X和y 的比值是2:1；若加熱前沒有鼓入一段時(shí)間的氮?dú)猓瑢��?huì)導(dǎo)致x：y的值偏大，會(huì)使得碳酸鎂分解的氣體沒有完全被吸收，使得二者的比值變大。