Question

【題目】某化學興趣小組同學模擬生產化肥硫酸鉀和電石的流程如下：

【資料一】氧化鈣與焦炭在高溫下反應生成碳化鈣和一氧化碳。

（1）反應①的化學方程式為__。證明固體M中不含CaCO3的方法是__________。

（2）反應②的化學方程式為：(NH4)2SO4 + 2KCl ═ K2SO4+ 2NH4Cl，請你推測一下，該反應能得到K2SO4的原因可能是______。

（3）假設上述流程中制得的碳化鈣（化學式為CaCx）固體中只含CaO一種雜質，該小組為測定CaCx中x的值進行了如下實驗：

【資料二】①碳化鈣在空氣中灼燒生成氧化鈣和二氧化碳氣體。

②碳化鈣能和水反應生成氫氧化鈣和乙炔氣體。

步驟一：稱取3.76g樣品于下圖所示石英管中（測定裝置圖如下，夾持及加熱裝置省略），反應前緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的樣品至反應完全后繼續緩緩通入空氣，測得丙溶液的質量比反應前增重了4.4g（玻璃纖維可防止固體粉末進入導管）。

步驟二：將石英管內剩余固體全部轉移到水中，加入足量碳酸鈉溶液，經攪拌、過濾、洗滌、干燥等操作得到碳酸鈣固體6克。試回答下列問題：

①裝置甲的作用是_____。反應完全后繼續緩緩通入空氣的目的是_____。

②根據步驟一、二計算該樣品中鈣、碳、氧的質量比為_____，計算確定CaCx的化學式_______（請寫出計算過程）。

③實驗室制取乙炔氣體的發生裝置如圖。經實驗發現，電石與水反應非常劇烈，為控制反應的速率，一般用飽和食鹽水代替水（電石與氯化鈉不反應）來得到平穩的氣流，此外還可以使用______來減緩反應的速率。

A．改長頸漏斗為分液漏斗或注射器 B．將電石研成粉末 C．將錐形瓶置于冰水浴中

Answer 1

【答案】 向固體M中滴加足量的稀鹽酸，無氣泡冒出 該溫度下，硫酸鉀的溶解度比其他物質小，所以先析出 除去空氣中的二氧化碳氣體 讓生成的二氧化碳氣體全部被丙裝置吸收 30:15:2 CaC2 AC

【解析】（1）反應①是碳酸銨和硫酸鈣反應生成碳酸鈣和硫酸銨，對應的化學方程式為 CaSO4+（NH4）2CO3═CaCO3↓+（NH4）2 SO4．由于碳酸鹽遇到鹽酸會生成氣體，所以要證明固體M中不含CaCO3的方法是取樣，加入足量稀鹽酸，無氣泡冒出；

（2）反應②的化學方程式為（NH4）2SO4+2KCl═K2SO4↓+2NH4Cl，由于硫酸鉀標注了沉淀符號，而已有的知識是硫酸鉀可溶，說明在給定物質中溶解度相對最小，所以該反應能析出K2SO4晶體的原因是該溫度下，K2SO4的溶解度小；

（3）實驗設計是通過通入不含二氧化碳的空氣（避免對后期生成的二氧化碳的質量的干擾），將碳化鈣樣品轉化為氧化鈣和二氧化碳，然后將生成的二氧化碳用丙裝置完全吸收，也就是裝置丙的質量增加就是生成的二氧化碳，為將二氧化碳完全吸收而避免殘留于試管中，所以在反應完全后應該繼續通入除去了二氧化碳的空氣．右側的堿石灰是避免右側的空氣進入裝置內導致二氧化碳等被吸收，影響實驗結果的準確性。所以：

①裝置甲的作用是 除去空氣中的CO2氣體．反應完全后繼續緩緩通入空氣的目的是 使殘留在裝置內的CO2氣體被丙裝置充分吸收；

②碳元素的質量為4.4g× ×100%=1.2g，鈣元素的質量為6g××100%=2.4g，則氧元素的質量為3.76g-1.2g-2.4g=0.16g，該樣品中鈣、碳、氧的質量比為2.4g：1.2g：0.16g=30：15：2；

對應的氧化鈣的質量為0.16g÷（ ×100%）=0.56g，則氧化鈣中的鈣元素的質量為0.56g-0.16g=0.4g

對應的碳化鈣中的鈣元素的質量2.4g-0.4g=2g，則碳化鈣中鈣原子和碳原子的個數比為 =1：2

所以CaCx的化學式CaC2；

③為控制反應的速度以得到平穩的氣流，從反應物的角度，碳化鈣顆粒大一點反應會慢，水的含量低一些會慢，溫度低一些會慢，水的滴加速度可控也會慢下來，所以給定的改進方法可行的是ACD。