Question

17．已知草酸钙晶体（CaC₂O₄•H₂O，其相对分子质量为146）受热分解会先失去水分，达到一定温度后草酸钙（CaC₂O₄）又分解生成碳酸钙和一种气体，某化学小组按如图1装置将草酸钙晶体样品高温加热后，使其完全分解，对所得气体产物进行探究（假设装置中各试剂均足量，硫酸铜遇水分会变蓝）．

（1）反应开始前和结束后都需通入氮气，反应结束后应通入氮气至装置冷却，其目的是防止反应生成的铜被氧化，同时防止液体倒吸．
（2）实验中装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水；C、F中澄清石灰水均变浑浊，E中CuO粉末由黑变红，说明产物还有二氧化碳和一氧化碳．
（3）上述装置的不足之处是没有处理尾气．
（4）某研究小组利用热分析仪对草酸钙晶体（CaC₂O₄•H₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量-分解温度的关系如图2．
①800℃以上时，固体成分的化学式为CaO；
②写出固体质量由12.8g变为10.0g时的化学方程式CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

Answer 1

分析 （1）反应开始前和结束后都需通入氮气，反应前通入氮气是为了排出装置中的空气，以免影响实验；
反应结束后应通入氮气至装置冷却，其目的是防止反应生成的铜被氧化，同时防止液体倒吸；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；高温条件下，氧化铜能和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳；
（3）一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境；
（4）加热条件下，草酸钙晶体会失去结晶水，随着温度升高，草酸钙分解生成碳酸钙和一氧化碳，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳．

解答 解：（1）反应开始前和结束后都需通入氮气，反应结束后应通入氮气至装置冷却，其目的是防止反应生成的铜被氧化，同时防止液体倒吸．
故填：防止反应生成的铜被氧化，同时防止液体倒吸．
（2）实验中装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水，C中澄清石灰水变浑浊，说明反应生成了二氧化碳，E中CuO粉末由黑变红，F中澄清石灰水变浑浊，说明草酸钙晶体分解生成了一氧化碳．
故填：二氧化碳；一氧化碳．
（3）上述装置的不足之处是没有处理尾气，会导致环境污染．
故填：没有处理尾气．
（4）①加热条件下，草酸钙晶体会失去结晶水，随着温度升高，草酸钙分解生成碳酸钙和一氧化碳，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，因此800℃以上时，固体成分的化学式为CaO．
故填：CaO．
②草酸钙中，碳元素化合价是+3，分解生成的碳酸钙中碳元素的化合价是+4，因此生成的气体中碳元素化合价应该小于+3，由质量守恒定律可知，生成的气体可能是一氧化碳、二氧化碳、氧气，因为草酸钙和碳酸钙中的氧元素化合价都是-2，没有升降，而氧气中氧元素化合价是0，因此生成的气体不可能是氧气，二氧化碳中碳元素化合价是+4，因此生成气体不可能是二氧化碳，一氧化碳中的碳元素化合价是+2，因此草酸钙分解生成的气体是一氧化碳，草酸钙分解生成碳酸钙和一氧化碳的化学方程式为：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．
故填：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

点评 本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论．