Question

某化学兴趣小组同学模拟生产化肥硫酸钾和电石的流程如下：

【资料一】氧化钙与焦炭在高温下反应生成碳化钙和一氧化碳。

（1）反应①的化学方程式为__。证明固体M中不含CaCO₃的方法是__________。

（2）反应②的化学方程式为：(NH₄)₂SO₄ + 2KCl ═ K₂SO₄+ 2NH₄Cl，请你推测一下，该反应能得到K₂SO₄的原因可能是______。

（3）假设上述流程中制得的碳化钙（化学式为CaC_x）固体中只含CaO一种杂质，该小组为测定CaC_x中x的值进行了如下实验：

【资料二】①碳化钙在空气中灼烧生成氧化钙和二氧化碳气体。

②碳化钙能和水反应生成氢氧化钙和乙炔气体。

步骤一：称取3.76g样品于下图所示石英管中（测定装置图如下，夹持及加热装置省略），反应前缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的样品至反应完全后继续缓缓通入空气，测得丙溶液的质量比反应前增重了4.4g（玻璃纤维可防止固体粉末进入导管）。

步骤二：将石英管内剩余固体全部转移到水中，加入足量碳酸钠溶液，经搅拌、过滤、洗涤、干燥等操作得到碳酸钙固体6克。试回答下列问题：

①装置甲的作用是_____。反应完全后继续缓缓通入空气的目的是_____。

②根据步骤一、二计算该样品中钙、碳、氧的质量比为_____，计算确定CaC_x的化学式_______（请写出计算过程）。

③实验室制取乙炔气体的发生装置如图。经实验发现，电石与水反应非常剧烈，为控制反应的速率，一般用饱和食盐水代替水（电石与氯化钠不反应）来得到平稳的气流，此外还可以使用______来减缓反应的速率。

A．改长颈漏斗为分液漏斗或注射器    B．将电石研成粉末   C．将锥形瓶置于冰水浴中

Answer

向固体M中滴加足量的稀盐酸，无气泡冒出 该温度下，硫酸钾的溶解度比其他物质小，所以先析出 除去空气中的二氧化碳气体 让生成的二氧化碳气体全部被丙装置吸收 30:15:2 CaC2 AC

【解析】（1）反应①是碳酸铵和硫酸钙反应生成碳酸钙和硫酸铵，对应的化学方程式为 CaSO4+（NH4）2CO3═CaCO3↓+（NH4）2 SO4．由于碳酸盐遇到盐酸会生成气体，所以要证明固体M中不含CaCO3的方法是取样，加入足量稀盐酸，无气泡冒出；

（2）反应②的化学方程式为（NH4）2SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl，由于硫酸钾标注了沉淀符号，而已有的知识是硫酸钾可溶，说明在给定物质中溶解度相对最小，所以该反应能析出K2SO4晶体的原因是该温度下，K2SO4的溶解度小；

（3）实验设计是通过通入不含二氧化碳的空气（避免对后期生成的二氧化碳的质量的干扰），将碳化钙样品转化为氧化钙和二氧化碳，然后将生成的二氧化碳用丙装置完全吸收，也就是装置丙的质量增加就是生成的二氧化碳，为将二氧化碳完全吸收而避免残留于试管中，所以在反应完全后应该继续通入除去了二氧化碳的空气．右侧的碱石灰是避免右侧的空气进入装置内导致二氧化碳等被吸收，影响实验结果的准确性。所以：

①装置甲的作用是 除去空气中的CO2气体．反应完全后继续缓缓通入空气的目的是 使残留在装置内的CO2气体被丙装置充分吸收；

②碳元素的质量为4.4g× ×100%=1.2g，钙元素的质量为6g××100%=2.4g，则氧元素的质量为3.76g-1.2g-2.4g=0.16g，该样品中钙、碳、氧的质量比为2.4g：1.2g：0.16g=30：15：2；

对应的氧化钙的质量为0.16g÷（ ×100%）=0.56g，则氧化钙中的钙元素的质量为0.56g-0.16g=0.4g

对应的碳化钙中的钙元素的质量2.4g-0.4g=2g，则碳化钙中钙原子和碳原子的个数比为 =1：2

所以CaCx的化学式CaC2；

③为控制反应的速度以得到平稳的气流，从反应物的角度，碳化钙颗粒大一点反应会慢，水的含量低一些会慢，温度低一些会慢，水的滴加速度可控也会慢下来，所以给定的改进方法可行的是ACD。