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(xué)玻璃的原料，某化學(xué)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(xué)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(yīng)，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(xué)方程式是________________________________。該反應(yīng)屬于______（填寫化學(xué)反應(yīng)基本類型）。

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

（結(jié) 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(xué)經(jīng)過討論認為：因氫氧化鈣微溶于水，導(dǎo)致沉淀B中除了氫氧化鎂之外應(yīng)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(dǎo)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(xué)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(shè)計）為測定白云石中的含鈣量及x：y的值，該興趣小組設(shè)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(guān)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(guān)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(yīng)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(shè)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(dǎo)致x：y的值________（填偏大、偏小或不變）。

Answer 1

【答案】 復(fù)分解反應(yīng) 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(yīng)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(xué)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(yīng)，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水和二氧化碳，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)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(xué)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(xué)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(yīng)，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水和二氧化碳氣體，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)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(xué)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(xué)方程式是，反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)。

（3）碳酸鈣、碳酸鎂與過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和氯化鎂。氫氧化鈉與過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水，氫氧化鈉與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂的沉淀和氯化鈉，氫氧化鈉與氯化鈣不反應(yīng)。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(shè)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(xué)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(yīng)，受熱不分解），加入稀鹽酸，碳酸鎂和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水和二氧化碳氣體，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣和水和二氧化碳氣體，設(shè)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(yīng)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(shè)樣品中碳酸的質(zhì)量為y

白云石粉主要成分的化學(xué)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(dāng)于碳酸鎂分解產(chǎn)生的二氧化碳增多，導(dǎo)致x：y的值偏大。