Question

【題目】用作牙膏摩擦劑的輕質(zhì)碳酸鈣可以用礦石來(lái)制備，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了種轉(zhuǎn)化流程，如圖所示．

（生產(chǎn)流程）

（相關(guān)資料）

．二氧化碳持續(xù)通入氫氧化鈣溶液發(fā)生如下反應(yīng)：

，；

．碳酸氫鈣微溶于水，微熱易分解：；

．生石灰與水充分反應(yīng)后可得到顆粒非常細(xì)小的熟石灰漿．

（問(wèn)題討論）

小王主張用流程①、②、④和操作的設(shè)計(jì)．請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)①和④的化學(xué)方程式：

①________；④________；

操作包括攪拌和________、洗滌、烘干等工序；該流程中，通過(guò)反應(yīng)④可回收副產(chǎn)品_____．

小李認(rèn)為流程①、②、③和操作比小王的主張更好，理由是：________；

制輕質(zhì)碳酸鈣時(shí)，為________（選填“懸濁液”或“溶液”），理由是：________．

小李認(rèn)為得到的產(chǎn)品中可能含有雜質(zhì)，所以操作包括攪拌、________和過(guò)濾、烘干等工序，以提高產(chǎn)率．

（產(chǎn)品含量測(cè)定）含量的測(cè)定：取產(chǎn)品，研成粉狀后，按圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)步驟：

①連接好裝置，檢查氣密性；②打開(kāi)彈簧夾，在處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；

③稱(chēng)量的質(zhì)量；④關(guān)閉彈簧夾，慢慢滴加稀硫酸至過(guò)量，直至中無(wú)氣泡冒出；

⑤打開(kāi)彈簧夾，再次緩緩?fù)ㄒ欢螘r(shí)間空氣；⑥稱(chēng)量的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為．

問(wèn)題探究

①產(chǎn)品研成粉的目的________；

②裝置的作用是________；裝置的作用是________，

③若沒(méi)有裝置，則測(cè)定的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)________（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．

稱(chēng)量的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為，可求得產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________．

（總結(jié)反思）

某同學(xué)設(shè)計(jì)上述實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定牙膏中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：向一定量牙膏中加入過(guò)量稀鹽酸，測(cè)定生成的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算牙膏中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．小李同學(xué)認(rèn)為即使排除實(shí)驗(yàn)儀器和操作的影響，上述測(cè)定的結(jié)果仍不一定準(zhǔn)確，理由是________．

Answer 1

【答案】CaCO3CaO+CO2↑Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH過(guò)濾NaOH二氧化碳得到充分利用，節(jié)約原料懸濁液澄清石灰水中氫氧化鈣濃度太小，生產(chǎn)效率很低微熱增大接觸面積，充分反應(yīng)；除去空氣中的二氧化碳，防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入裝置；偏大，；二氧化碳能溶于水

【解析】

（1）碳酸鈣能分解生成氧化鈣，氧化鈣能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣能與二氧化碳或碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，生成的碳酸鈣不溶于水，可以通過(guò)過(guò)濾的方法從溶液中分離出來(lái)；（2）根據(jù)物質(zhì)的循環(huán)利用分析；（3）根據(jù)氫氧化鈣的溶解性分析；（4）根據(jù)題中信息二氧化碳過(guò)量會(huì)生成碳酸氫鈣以及碳酸氫鈣微熱分解的性質(zhì)分析；（6）根據(jù)流程圖及實(shí)驗(yàn)原理，要測(cè)定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可測(cè)定生成的二氧化碳的質(zhì)量，可利用F裝置吸收二氧化碳，在吸收之前需除去二氧化碳中的水分及空氣中的二氧化碳，因此要利用除去二氧化碳的空氣將生成的二氧化碳全部排到F裝置中，根據(jù)二氧化碳的溶解性解答。

（1）①碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3CaO+CO2↑；④氫氧化鈣能與碳酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，生成的碳酸鈣不溶于水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH；操作Ⅱ攪拌和過(guò)濾、洗滌、烘干等工序；該流程中，通過(guò)反應(yīng)④可回收副產(chǎn)品NaOH；（2）流程①、②、③的③是將碳酸鈣分解生成的二氧化碳加以利用，節(jié)約了原料；（3）制輕質(zhì)碳酸鈣時(shí)，D為懸濁液，理由是：澄清石灰水中氫氧化鈣濃度太小，生產(chǎn)效率很低；（4）由題中信息二氧化碳持續(xù)通入氫氧化鈣溶液發(fā)生如下反應(yīng)：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O，CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2；碳酸氫鈣微溶于水，微熱易分解：Ca（HCO3）2═CaCO3↓+H2O+CO2↑可知將碳酸氫鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣可以采用微熱的方法；（6）①增大接觸面積，充分反應(yīng)，可將產(chǎn)品研成粉末；②根據(jù)流程圖裝置分析，要通過(guò)測(cè)定生成的二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算碳酸鈣的含量，則需將生成的二氧化碳用除去二氧化碳的空氣全部排出，因此B裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳； G裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入F裝置；③若沒(méi)有E裝置，生成的二氧化碳?xì)怏w中含有水分而使二氧化碳的質(zhì)量增大，則測(cè)定的CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏大；稱(chēng)量F的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為8.7g，故生成的二氧化碳的質(zhì)量為8.7g。
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x。
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 8.7g

x=19.77g
故碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=98.86%
【總結(jié)反思】理由是：二氧化碳能溶于水，而會(huì)使測(cè)得的二氧化碳體積偏小。