Question

【题目】白云石粉是一种生产高级玻璃器皿、医药用瓶、光学玻璃的原料，某化学兴趣小组对白云石粉极其好奇，决定对其进行探究。

（查阅资料）白云石属于碳酸盐矿物，白云石粉主要成分的化学式可表示为：xMgCO3 ·yCaCO3。（杂质是二氧化硅，其不溶于水，也不与盐酸反应，受热不分解）

一、定性探究：白云石粉的成分和性质

（实验分析）

（1）由步骤①②的现象可得出白云石粉中一定含有的离子是____________（填离子符号）。

（2）步骤③生成氢氧化镁的化学方程式是________________________________。该反应属于______（填写化学反应基本类型）。

（3）滤液Ⅱ中的溶质是_________________________。

（结 论）综合上述实验现象可初步证明白云石由碳酸钙、碳酸镁组成。

（实验质疑）小组同学经过讨论认为：因氢氧化钙微溶于水，导致沉淀B中除了氢氧化镁之外应该还混有氢氧化钙，对定量测定白云石粉的组成干扰较大，在老师的指导下该兴趣小组采用热分解法进行定量探究。

二、定量探究：白云石的组成

（查阅资料）碳酸钙开始分解的温度为898℃,1000℃时完全分解生成生石灰和二氧化碳气体；碳酸镁与碳酸钙的化学性质相似；碳酸镁开始分解的温度为540℃，700℃时完全分解。

（实验设计）为测定白云石中的含钙量及x：y的值，该兴趣小组设计了如下装置并进行实验：

（实验步骤）①组装仪器，检查装置的气密性；②准确称取15.0g 白云石粉末放在A装置中，打开弹簧夹，鼓入一段时间氮气，称量B、C、D装置的质量；③关闭弹簧夹，打开控温电加热器，缓缓调升温度至700℃，持续加热至固体质量不变；④打开弹簧夹，缓缓鼓入一段时间氮气，准确称量B、C、D装置的质量；⑤关闭弹簧夹，调升温度至1000℃，持续加热至固体质量不变，打开弹簧夹，缓缓鼓入一段时间氮气，准确称量B、C、D装置的质量。

实验数据记录如下表：

	B中溶液质量/g	C中溶液质量/g	D中溶液质量/g
反应前	50.0	100.0	50.0
700℃	50.0	102.1	50.1
1000℃	50.0	106.3	50.3

（实验分析和数据处理）

（4）装置D的作用是______________；

（5）持续加热至固体质量不变后缓缓鼓入一段时间氮气的目的是_______________。

（6）计算白云石中碳酸镁的质量分数。（写出计算过程）：_______________。

（7）设计实验证明白云石粉已完全分解的实验方法是_____________________________（写出实验方法、现象）

（8）白云石（xMgCO3 ·yCaCO3）中的 x：y=___________（最简整数比），若加热前没有鼓入一段时间的氮气，将会导致x：y的值________（填偏大、偏小或不变）。

Answer 1

【答案】 复分解反应 氯化钙、氯化钠 吸收氮气带出的水蒸气，防止测得的二氧化碳的质量偏小 使残留在装置内的二氧化碳气体全部被C装置吸收 28% 取少量反应后的固体于试管中，加入足量稀盐酸，无气泡产生，说明完全分解 1:2 偏大

【解析】

白云石粉主要成分的化学式可表示为：xMgCO3 ·yCaCO3。（杂质是二氧化硅，其不溶于水，也不与盐酸反应，受热不分解），加入稀盐酸，碳酸镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水和二氧化碳，稀盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙和水和二氧化碳，过滤，除去杂质是二氧化硅，气体A是二氧化碳，滤液I是氯化镁和氯化钙的混合液，加入适量的氢氧化钠溶液，氯化镁和氢氧化钠生成氢氧化镁白色沉淀B和氯化钠，滤液II是氯化钠和氯化钙的混合液，加入适量的碳酸钠溶液和氯化钙生成碳酸钙白色沉淀，碳酸钙开始分解的温度为898℃,1000℃时完全分解生成生石灰和二氧化碳气体；碳酸镁与碳酸钙的化学性质相似；碳酸镁开始分解的温度为540℃，700℃时完全分解生成氧化镁和二氧化碳气体。

（1）白云石粉主要成分的化学式可表示为：xMgCO3 ·yCaCO3。（杂质是二氧化硅，其不溶于水，也不与盐酸反应，受热不分解），加入稀盐酸，碳酸镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水和二氧化碳气体，稀盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙和水和二氧化碳气体，过滤，除去杂质是二氧化硅，气体A是二氧化碳，则步骤①②的现象可得出白云石粉中一定含有的离子是碳酸根离子，化学符号为。

（2）滤液I是氯化镁和氯化钙的混合液，加入适量的氢氧化钠溶液，氯化镁和氢氧化钠生成氢氧化镁白色沉淀B和氯化钠，故步骤③生成氢氧化镁的化学方程式是，反应属于复分解反应。

（3）碳酸钙、碳酸镁与过量盐酸反应生成氯化钙和氯化镁。氢氧化钠与过量盐酸反应生成氯化钠和水，氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁的沉淀和氯化钠，氢氧化钠与氯化钙不反应。故滤液II是氯化钠和氯化钙的混合液，滤液Ⅱ中的溶质是氯化钙、氯化钠。

（4）装置D的作用是吸收氮气带出的水蒸气，防止测得的二氧化碳的质量偏小。

（5）持续加热至固体质量不变后缓缓鼓入一段时间氮气的目的是使残留在装置内的二氧化碳气体全部被C装置吸收。

（6）设白云石中碳酸镁的质量为x

碳酸镁分解产生的二氧化碳的质量为

白云石中碳酸镁的质量分数为。

（7）白云石粉主要成分的化学式可表示为：xMgCO3 ·yCaCO3。（杂质是二氧化硅，其不溶于水，也不与盐酸反应，受热不分解），加入稀盐酸，碳酸镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水和二氧化碳气体，稀盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙和水和二氧化碳气体，设计实验证明白云石粉已完全分解的实验方法是取少量反应后的固体于试管中，加入足量稀盐酸，无气泡产生，说明完全分解。

（8）碳酸钙分解产生的二氧化碳的质量为

设样品中碳酸的质量为y

白云石粉主要成分的化学式可表示为：xMgCO3 ·yCaCO3，则有

白云石（xMgCO3 ·yCaCO3）中的，若加热前没有鼓入一段时间的氮气，装置内空气中的二氧化碳被C装置吸收，相当于碳酸镁分解产生的二氧化碳增多，导致x：y的值偏大。