Question

【題目】白云石粉是一種生產(chǎn)高級玻璃器皿、醫(yī)藥用瓶、光學玻璃的原料，某化學興趣小組對白云石粉極其好奇，決定對其進行探究。

（查閱資料）白云石屬于碳酸鹽礦物，白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 ·yCaCO3。（雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解）

一、定性探究：白云石粉的成分和性質(zhì)

（實驗分析）

（1）由步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是____________（填離子符號）。

（2）步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是________________________________。該反應屬于______（填寫化學反應基本類型）。

（3）濾液Ⅱ中的溶質(zhì)是_________________________。

（結 論）綜合上述實驗現(xiàn)象可初步證明白云石由碳酸鈣、碳酸鎂組成。

（實驗質(zhì)疑）小組同學經(jīng)過討論認為：因氫氧化鈣微溶于水，導致沉淀B中除了氫氧化鎂之外應該還混有氫氧化鈣，對定量測定白云石粉的組成干擾較大，在老師的指導下該興趣小組采用熱分解法進行定量探究。

二、定量探究：白云石的組成

（查閱資料）碳酸鈣開始分解的溫度為898℃,1000℃時完全分解生成生石灰和二氧化碳氣體；碳酸鎂與碳酸鈣的化學性質(zhì)相似；碳酸鎂開始分解的溫度為540℃，700℃時完全分解。

（實驗設計）為測定白云石中的含鈣量及x：y的值，該興趣小組設計了如下裝置并進行實驗：

（實驗步驟）①組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②準確稱取15.0g 白云石粉末放在A裝置中，打開彈簧夾，鼓入一段時間氮氣，稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；③關閉彈簧夾，打開控溫電加熱器，緩緩調(diào)升溫度至700℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變；④打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；⑤關閉彈簧夾，調(diào)升溫度至1000℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變，打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量。

實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：

	B中溶液質(zhì)量/g	C中溶液質(zhì)量/g	D中溶液質(zhì)量/g
反應前	50.0	100.0	50.0
700℃	50.0	102.1	50.1
1000℃	50.0	106.3	50.3

（實驗分析和數(shù)據(jù)處理）

（4）裝置D的作用是______________；

（5）持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是_______________。

（6）計算白云石中碳酸鎂的質(zhì)量分數(shù)。（寫出計算過程）：_______________。

（7）設計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是_____________________________（寫出實驗方法、現(xiàn)象）

（8）白云石（xMgCO3 ·yCaCO3）中的 x：y=___________（最簡整數(shù)比），若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，將會導致x：y的值________（填偏大、偏小或不變）。

Answer 1

【答案】 復分解反應 氯化鈣、氯化鈉 吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得的二氧化碳的質(zhì)量偏小 使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收 28% 取少量反應后的固體于試管中，加入足量稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解 1:2 偏大

【解析】

白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 ·yCaCO3。（雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應生成氯化鎂和水和二氧化碳，稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣和水和二氧化碳，過濾，除去雜質(zhì)是二氧化硅，氣體A是二氧化碳，濾液I是氯化鎂和氯化鈣的混合液，加入適量的氫氧化鈉溶液，氯化鎂和氫氧化鈉生成氫氧化鎂白色沉淀B和氯化鈉，濾液II是氯化鈉和氯化鈣的混合液，加入適量的碳酸鈉溶液和氯化鈣生成碳酸鈣白色沉淀，碳酸鈣開始分解的溫度為898℃,1000℃時完全分解生成生石灰和二氧化碳氣體；碳酸鎂與碳酸鈣的化學性質(zhì)相似；碳酸鎂開始分解的溫度為540℃，700℃時完全分解生成氧化鎂和二氧化碳氣體。

（1）白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 ·yCaCO3。（雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應生成氯化鎂和水和二氧化碳氣體，稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣和水和二氧化碳氣體，過濾，除去雜質(zhì)是二氧化硅，氣體A是二氧化碳，則步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是碳酸根離子，化學符號為。

（2）濾液I是氯化鎂和氯化鈣的混合液，加入適量的氫氧化鈉溶液，氯化鎂和氫氧化鈉生成氫氧化鎂白色沉淀B和氯化鈉，故步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是，反應屬于復分解反應。

（3）碳酸鈣、碳酸鎂與過量鹽酸反應生成氯化鈣和氯化鎂。氫氧化鈉與過量鹽酸反應生成氯化鈉和水，氫氧化鈉與氯化鎂反應生成氫氧化鎂的沉淀和氯化鈉，氫氧化鈉與氯化鈣不反應。故濾液II是氯化鈉和氯化鈣的混合液，濾液Ⅱ中的溶質(zhì)是氯化鈣、氯化鈉。

（4）裝置D的作用是吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得的二氧化碳的質(zhì)量偏小。

（5）持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收。

（6）設白云石中碳酸鎂的質(zhì)量為x

碳酸鎂分解產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量為

白云石中碳酸鎂的質(zhì)量分數(shù)為。

（7）白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 ·yCaCO3。（雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應生成氯化鎂和水和二氧化碳氣體，稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣和水和二氧化碳氣體，設計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是取少量反應后的固體于試管中，加入足量稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解。

（8）碳酸鈣分解產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量為

設樣品中碳酸的質(zhì)量為y

白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3 ·yCaCO3，則有

白云石（xMgCO3 ·yCaCO3）中的，若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，裝置內(nèi)空氣中的二氧化碳被C裝置吸收，相當于碳酸鎂分解產(chǎn)生的二氧化碳增多，導致x：y的值偏大。