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工业废料石膏(CaSO4•2H2O)可以“变废为宝”,用于生产氧化钙、硫酸钾、电...

工业废料石膏(CaSO4•2H2O)可以“变废为宝”,用于生产氧化钙、硫酸钾、电石(化学名称为碳化钙)等。某研究性学习小组展开了如下系列研究。

一、高纯CaO的制备

【资料一】

Ⅰ.石膏(CaSO4•2H2O)与碳粉高温煅烧生成氧化钙和几种气态非金属氧化物。

Ⅱ.SO2能使品红溶液褪色,也能使澄清石灰水变浑浊。

甲同学用如图1装置制备CaO并验证石膏与焦炭高温反应的其他产物。

实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝;C中产生__现象证明有SO2生成;装置__中无明显变化和装置F中__现象证明有CO2生成。写出石膏与碳粉在高温条件下反应的化学方程式:____

二、硫酸钾和电石的制备

乙同学模拟生产化肥硫酸钾和电石的流程如图2:

【资料二】CaO与C在高温下反应生成碳化钙(化学式为CaCx)和CO。

(1)反应①的化学方程式为___。证明固体M中不含CaCO3的方法是____(写出实验的方法、现象)。

(2)反应②的化学方程式为(NH42SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl,该反应能析出K2SO4晶体的原因是__

三、假设上述流程中制得的碳化钙(化学式为CaCx)固体中只含杂质CaO,乙小组同学为测定CaCx中x的值进行如下实验。

【资料三】CaCx在空气中灼烧生成CaO和CO2

步骤一:称取3.76g样品于图3所示石英管中(测定装置图如图3,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CaCx的化学式(请写出计算过程)______________

(3)若碳酸钙未能完全干燥,则会导致CaCX中的x的值____(填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。

 

品红溶液褪色 E 出现浑浊 2CaSO4·2H2O + C ==== 2CaO + CO2↑+ 2SO2↑+ 4H2O↑ CaSO4 + (NH4)2CO3 ===CaCO3↓+ (NH4)2SO4 取少量固体,加入稀盐酸,无气泡生成,则无碳酸钙 相同温度下,K2SO4的溶解度小 除去通入空气中的CO2气体 将生成的CO2完全排入丙装置中吸收 30:15:2 CaC2 偏小 【解析】一、高纯CaO的制备 实验过程中发现:B中无水硫酸铜变蓝(说明生成了水)。根据信息提示“SO2能使品红溶液褪色”,而结论是证明有二氧化硫生成,所以对应的现象为C中的品红溶液褪色现象,装置D是吸收二氧化硫,而导致高锰酸钾褪色.E装置的作用是证明二氧化硫已经完全被吸收,后面若石灰水变浑浊,则是二氧化碳所致,而非二氧化硫,所以证明二氧化碳生成的现象是装置 E中无明显变化(无二氧化硫的干扰)和装置F中 澄清石灰水变浑浊现象(有二氧化碳),碳粉在高温条件下生成氧化钙、水、二氧化碳和二氧化硫,对应的化学方程式为2CaSO4•2H2O+C 2CaO + CO2↑+2SO2↑+ 4H2O↑; 二、硫酸钾和电石的制备 (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; 三、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)若碳酸钙未能完全干燥,则钙元素的质量会偏高,会导致CaCX中的x的值偏小。  
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考点分析:
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草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)可用于制镍催化剂。某小组用废镍催化剂(成分为Fe2O3、Ni、Fe、SiO2等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如下:

已知:①Ni能和稀H2SO4反应。

②相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:

金属离子

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe3+

1.1

3.2

Fe2+

5.8

8.8

Ni2+

6.7

9.5

 

③H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+

(1)废镍催化剂“粉碎”的目的是______

(2)保持其他条件相同,在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”,镍浸出率随时间变化如图,“酸浸”的适宜温度与时间分别为 _______(填字母)。

A.30℃、30min      B.90℃、150min      C.70℃、120min     D.90℃、120min

(3)“酸浸”中发生的复分解反应方程式为________

(4)“浸出液”得到“溶液x”过程中,加入试剂先后顺序是_____(填字母)。

A.先加H2O2溶液,再加NaOH溶液    B.先加NaOH溶液,再加H2O2溶液

加NaOH溶液调节pH_____(填范围),充分反应后得到滤渣的操作是______,该操作中所用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和_________

(5)将“沉镍”工序:①主要过程为:蒸发浓缩、_____ 、过滤,所得固体用75%乙醇洗涤、110℃下烘干,得草酸镍晶体。

②用75%乙醇洗涤的目的是洗去杂质、___________

③烘干温度不超过110℃的原因是______

 

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二氧化碳是实验室经常制备的一种气体,通常用向上排空气法收集,那么,二氧化碳能否用排水法收集?某小组同学对该气体做了如下探究:

资料:通常状况下,1 体积水约能溶解1体积二氧化碳,所得溶液的pH约为5.6;

【设计实验】

(1)实验一:图1中滴加稀盐酸的仪器名称为______ ,反应的化学方程式_______

待生成的二氧化碳将锥形瓶中空气排尽时,连接a和b。检验锥形瓶中的空气已排尽的方法是___

(2)实验二:待乙瓶中收集半瓶气体时,停止通入二氧化碳,关闭乙瓶左、右的弹簧夹;测得丙瓶中溶液的pH=6.5;充分震荡乙瓶后,测得其溶液的pH=5.6。分析可知,丙瓶中所溶解二氧化碳的体积______(填“大于”、“小于”或“等于”)乙瓶中液体的体积。实验中,甲瓶中饱和碳酸氢钠溶液的作用是________,若没有该装置,则乙瓶中测出的溶液pH 会______(填“偏大”、“偏小”或“不影响”)。

(3)实验三:图3是用二氧化碳检测仪测得的排空气法和排水法收集的气体中二氧化碳体积分数随时间的变化曲线关系图,由实验一、二、三分析,你认为二氧化碳____(填“能”或“不能”)用排水法收集。用排水法收集二氧化碳时,能减少二氧化碳在水中溶解能力的措施是____。(写一条即可)

 

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空气和水是重要的自然资源。

(1)下列物质不属于空气污染物的是_____,能形成硫酸型酸雨的是______

A.CO2        B.SO2        C.NOX      D.CO

(2)下列能溶于水形成溶液的是______,溶于水pH>7的是______

A.食用油      B.面粉       C.蔗糖      D.纯碱

(3)如图是实验室电解水实验的装置图,a试管中产生的气体为_____,水中加入少量氢氧化钠的目的是_______

 

(4)生活中,常用____鉴别硬水和软水。

(5)水常用于灭火,其灭火主要原理是______

 

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化学与生活密切相关。

Ⅰ.小明妈妈准备露营的食物。

(1)下列食物中富含糖类的是______(填序号)。

A. 青菜             B. 鱼肉            C. 牛奶         D. 大米

(2)牛奶中还含有维持人体正常生理功能所必需的磷、硒、钙、钠、镁、铁、锌、铜、锰、钾等元素,其中能够防止人体骨质疏松的元素是 ____(填元素符号)。

Ⅱ.小明一家与朋友们决定使用“共享汽车”出行。

 

(1)①“共享汽车”中属于金属材料的是____(填材料名称,下同),属于合成材料的是____,属于复合材料的是____

②将镁铝合金与铝片相互刻画,在铝片表面留下明显划痕,说明镁铝合金的硬度____铝的硬度(填“大于”或“小于”)。

(2)使用“共享汽车”出行出行的好处有______(填序号)

A.降低出行成本    B.减少汽车尾气排放   C.节约能源    D.降低交通压力

(3)“共享汽车”使用天然气作为燃料。“天然气水合物”即为“可燃冰”,它是在海底的高压、低温条件下形成的,外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100~200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是______(填序号)

A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源       B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证       D.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷

 

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化学用语是学习化学的重要工具。

(1)用化学符号表示

①两个硝酸根离子__      ②五个氨分子__

③三个铝原子__          ④两个亚铁离子____ 

(2)请从①活性炭 ②聚乙烯 ③熟石灰 ④氧气  中选择适当物质,用其序号填空:

①可用于改良酸性土壤的是____ ; ②可用于急救病人的是____

③能吸附水中色素和异味的是____ ;④可做食品包装袋的是____

(3)写出下列反应的化学方程式:

①稀盐酸除铁锈________      ②实验室用过氧化氢制氧气_____

③镁条在氧气中燃烧_______   ④曾青得铁化为铜_____

 

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