Question

CaS可用于制备发光漆、用作脱毛剂、杀虫剂、硫脲等，还用于医药工业、重金属处理及环保中。某化学探究小组在实验室中利用反应：    CaSO₄+CCaS+CaO+SO₂↑+CO↑+CO₂↑制备硫化钙并检验产物，可选用的装置如下。回答下列问题：

已知:①C及E ~ H中的试剂均为足量。

②酸性KMnO₄溶液作氧化剂时，锰元素被还原成Mn²⁺

③CaS与H₂O反应生成Ca(OH)₂和H₂S。

(1)实验1：若只检验生成物中是否含有CO，可采用的装置组合为______(按气流方向，填字母组合），生成物中存在CO的现象是________________________。

(2)实验2：若只检验生成物中是否含有CO₂，可釆用的最简单的装置组合为______(按气流方向，填字母组合），除去SO₂的离子方程式为__________________________。

(3)实验3：若同时检验CO₂和SO₂，采用的装置组合为_______    (按气流方向，填字母组合）。

(4)若制备反应的条件完全相同，将产生的气体全部通入上述实验装置中，得到的有关数据如下表:

	实验前	实验后
实验1	装置C硬质玻璃管连同CuO质量为26.80 g	装置C硬质玻璃管连同反应后固体质量为26.64 g
实验2	装置G连同溶液质量为187.50g	装置G连同反应后溶液及沉淀的质量为188.38 g
实验3	装置D、H连同溶液质量和为373.60g	装置D、H连同溶液质量和为374.24 g

写出CaSO₄和焦炭在高温条件下反应生成CaS的化学方程式：_______________。

(5)为了证明硫化钙的化学式设计如下实验：将一定质量(m₁)的样品溶于足量的饱和Na₂CO₃溶液中，通过____操作，称得固体质量为m₂，则表示硫化钙组成的计算式为n(Ca):n(S)=__________(用含m₁ 、m₂的代数式表示)。

Answer

AFECG(写AFGECG或AFEC或AC也可，2分） 装置C中黑色固体变为红色，装置G中澄清石灰水变浑浊（若上一空未选G装置，只用写出装置C中现象，2分） AHG 5SO2+2MnO4-+2H2O==2Mn2++5SO42-+4H+ ADHG或AHG 2CaSO4+3CCaS + CaO + SO2↑+2CO2↑+CO↑ 过滤、洗涤、干燥（只答过滤给1分，共2分）

【解析】本题考查实验设计方案的评价，（1）CaSO4和C反应条件是高温，反应装置选择A，只检验CO，利用CO还原氧化铜，然后检验氧化产物CO2，CaSO4和C反应生成CO2和SO2，这两种气体对后面实验产生干扰，必须除去，即A→F，需要检验CO2和SO2是否被完全除尽，即F→G→E，然后CO还原CuO，然后通入澄清石灰水，前者澄清石灰水不变浑浊，装置C中黑色变为红色，后者澄清石灰水变浑浊，说明产物中含有CO，连接顺序是A→F→G→E→C→G；（2）SO2、CO2都能使澄清石灰水变浑浊，首先除去SO2，利用SO2的还原性，通入酸性高锰酸钾溶液，然后再通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，因此顺序是A→H→G，与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为：5SO2+2MnO4－+2H2O=2Mn2＋+5SO42－+4H＋ ；（3）因为CO2和SO2都能使澄清石灰水变浑浊，因此先检验SO2，可以利用SO2的还原性或漂白性，如果利用SO2的还原性，A→H，酸性高锰酸钾溶液褪去，证明SO2的存在，然后再通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明产物中有CO2，装置顺序是A→H→G，如果利用SO2的漂白性，应通入品红溶液，品红溶液褪色，说明SO2的存在，再通入到酸性高锰酸钾溶液中，目的是除去SO2，最后通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明产物中混有CO2，顺序是A→D→H→G；（4）根据实验1，装置C中发生CO＋CuO=CO2＋Cu，装置C反应前后固体质量相差(26.8－26.64)g=0.16g， 根据差量法，求出CO的物质的量为0.16/16mol=0.01mol，实验2：装置G的作用是吸收CO2，增重的是CO2的质量，即为(188.38－187.50)g=0.88g，合0.88/44mol=0.02mol，实验3：装置D和G是检验和吸收SO2，增重的质量为SO2的质量，即为(374.24－373.60)g=0.64g，合0.64/64mol=0.01mol，因此SO2、CO2、CO的物质的量之比为0.01：0.02：0.01=1：2：1，即三中气体的系数为1、2、1，根据原子守恒，此反应方程式为2CaSO4＋3CCaS＋CaO＋SO2↑＋2CO2↑＋CO↑；（5）加入饱和碳酸钠溶液，产生的沉淀是CaCO3，需要过滤、洗涤、干燥、称量，根据钙元素守恒，即硫化钙中n(Ca2＋)=m2/100mol，硫化钙中硫的物质的量为(m1－)/32mol，两者物质的量之比为。

点睛：本题考查实验设计方案的评价，连接装置的顺序是本题的难点，选择发生装置，需要根据反应方程式的反应条件，即高温，喷灯的温度高于酒精灯，应选择装置A为发生装置，连接顺序是注意SO2和CO2性质的相似性以及不同性质，检验时要用它们不同的性质，如本题检验CO2和SO2，利用SO2的漂白性或还原性，先检验SO2，同时需要检验二氧化硫是否被完全除尽，然后再检验CO2。