Question

（12分）一水草酸钙（CaC₂O₄·H₂O）可用作分离稀有金属的载体。其制备方法如下：

步骤I：用精制氯化钙稀溶液与草酸溶液共热反应，过滤，将固体溶于热盐酸中。

步骤Ⅱ：加氨水反应得一水草酸钙沉淀，过滤，热水洗涤，在105℃干燥得产品。

（1）写出步骤Ⅱ发生反应的化学方程式              。

（2）已知CaC₂O₄·H₂O的K_sp = 2.34×10^－9，为使步骤Ⅱ溶液中c(C₂O₄^2－)≤1×10^－5 mol·L^－1，c(Ca²⁺)的范围为                                                                                    。

（3）为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，样品的固体残留率（）随温度的变化如下图所示。

①300℃时残留固体的成分为，900℃时残留固体的成分为。

②通过计算求出500℃时固体的成分及质量。（写出计算过程）

Answer

（1）H2C2O4+CaCl2+2NH3∙H2O=CaC2O4∙H2O↓+2NH4Cl+H2O；（2）≥2.34×10-4mol/L；

（3）①CaC2O4；CaO;②500℃时残留固体的成分为CaC2O4和CaCO3的混合物；样品中CaC2O4∙H2O的物质的量为n(CaC2O4∙H2O)=36. 50g/146g/ mol=0.25mol；设混合物中CaC2O4和CaCO3的的物质的量分别是xmol和ymol,根据500℃时固体总质量，可得128x+100y=36. 50g×76.16%；根据Ca元素守恒，可得x+y=0.25.解放出组可得x=0.1，y=0.15 。m(CaC2O4)=0.1mol×128g/mol=12.8g；m(CaCO3)= 0.15mol×100g/mol=15.0g。

【解析】

试题分析：在步骤I得到精制H2C2O4和CaCl2，然后向该溶液中加入浓氨水发生反应产生一水合草酸钙。发生该反应的方程式是：H2C2O4+CaCl2+2NH3∙H2O=CaC2O4∙H2O↓+2NH4Cl+H2O；（2）由于CaC2O4·H2O的Ksp = c(C2O42－)×c(Ca2+)=2.34×10－9，所以为使步骤Ⅱ溶液中c(C2O42－)≤1×10－5 mol·L－1，c(C2O42－)×c(Ca2+)≥2.34×10－9，(Ca2+)>2.34×10－9÷1×10－5 mol/L =2.34×10－4mol/L。即c(Ca2+)的范围为≥2.34×10-4mol/mol；（3）CaC2O4·H2O 可能发生的分解反应是：CaC2O4·H2OCaC2O4·H2O,146g CaC2O4·H2O完全分解产生128g CaC2O4, 样品的固体残留率是（128g÷146g）×100%=87.67%，所以在300℃时残留固体的成分为CaC2O4；CaC2O4·H2OCaCO3+CO↑+ H2O, 样品的固体残留率是（100g÷146g）×100%=68.49%， CaC2O4·H2OCaO+CO2↑+CO↑+H2O。(56g÷146g) ×100%=38.36%，所以在900℃时残留固体的成分为CaO；由于在500℃时固体残留率是87.67%，>76.16%>68.49%；所以固体中应该含有的CaC2O4和CaCO3。样品中CaC2O4∙H2O的物质的量为n(CaC2O4∙H2O)=36. 50g/146g/ mol=0.25mol；设混合物中CaC2O4和CaCO3的的物质的量分别是xmol和ymol,根据500℃时固体总质量，可得128x+100y=36. 50g×76.16%；根据Ca元素守恒，可得x+y=0.25.解放出组可得x=0.1，y=0.15 。m(CaC2O4)=0.1mol×128g/mol=12.8g；m(CaCO3)= 0.15mol×100g/mol=15.0g。

考点：考查温度对物质分解产物成分的影响、溶度积常数的应用、物质化学性质的方程式表示、混合物中各组分含量的计算的知识。