Question

测定碱式碳酸锌的化学式
该兴趣小组的同学欲写出上述流程中碱式碳酸锌焙烧生成氧化锌的化学方程式，但不知道碱式碳酸锌的化学式（xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O），于是从该厂带回部分焙烧前的碱式碳酸锌样品在老师的指导下完成下列实验．用如图装置测定碱式碳酸锌的化学组成，计算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最简比．（假设每步反应、吸收均完全）

【实验步骤】
①按图连接好装置，并检查装置的

 

检查装置的气密性；②在热分解装置中装入68.2g样品，打开活塞

 

，关闭

 

，缓缓鼓入空气数分钟；③称量装置C、D的质量；④关闭活塞K₁，K₂，打开K₃，打启动热分解装置，使样品充分热解；⑤停止加热，继续通空气至装置冷却到室温；⑥再次分别称量装置C、D的质量．
【进行实验】该小组同学按上述实验步骤进行实验，并记录了如表数据：

	装置C的质量（/g）	装置D的质量（/g）
实验前	198.4	235.7
实验后	209.2	244.5

【实验分析及数据处理】：
（1）A处干燥管盛放的药品是碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），其作用是

 

．
（2）第⑤步继续通空气的目的是

 

．
（3）老师在审阅方案后指出应该在E处再增加一套装置，你认为所加仪器名称是

 

，仪器中药品是

 

，其作用是

 

，若没有此装置，测得二氧化碳的质量

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（4）根据上述数据，计算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最简比=

 

并写出计算过程．
提示：（1）xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O受热分解为ZnO、H₂O、CO₂ 三种产物，其中ZnCO₃

△   .

ZnO+CO₂↑；Zn（OH）₂

△   .

ZnO+H₂O
（5）可能用到的相对分子量：ZnCO₃ 125  Zn（OH）₂ 99  ZnO 81  H₂O 18  CO₂ 44该碱式碳酸锌受热分解的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【实验步骤】
①根据装置要求，连接好装置，并检查装置的气密性进行解答；
②装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，故实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差．
【实验分析及数据处理】：
（1）根据装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差解答；
（2）根据B装置中的反应完全后，装置中的残留少量水蒸气和二氧化碳，为减少误差，应全部赶到装置C和D中解答；
（3）D装置中盛放的碱石灰容易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，应在D装置之后添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D装置中，影响测量结果．
（4）碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，计算各物质的物质的量，利用元素守恒计算碱式碳酸锌中x、y、z，据此书写碱式碳酸锌化学式．
（5）根据题中信息写出化学方程式．

解答：解：
【实验步骤】
①由实验原理可知，实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重，计算生成的二氧化碳的质量，通过测量C装置装置，计算生成的水的质量，故应首先检验装置的气密性．
②装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，故实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差．
活塞的操作方法是：打开活塞K₁、K₂，关闭活塞K₃；
【实验分析及数据处理】：
（1）装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差，故A装置应吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，A装置内可以选用碱石灰（或氧化钙），其作用是吸收空气中的水和二氧化碳；
（2）B装置中的反应完全后，装置中的残留少量水蒸气和二氧化碳，为减少误差，应全部赶到装置C和D中，故第⑤步继续通空气的目的是把产生的气体全部推入C、D中使之被完全吸收；
（3）D装置中盛放的碱石灰容易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，应在D装置之后添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D装置中，影响测量结果．若没有此装置，测得二氧化碳的质量偏大；
（4）碱式碳酸锌样品68.2g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO₃?yZn（OH）₂?zH₂O

△   .

（x+y）ZnO+（y+z）H₂O+xCO₂
                         81（x+y）  18（y+z）  44x  
                          12g      1.8g       8.8g
  则x：y：z的最简比=1：2：1 
（5）碱式碳酸锌受热分解的化学方程式为ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O  

△   .

3ZnO+3H₂O+CO₂
答案：
[实验步骤]
①气密性      ②打开K₁ K₂，K₃    
[实验分析及数据处理]：
（1）吸收空气中的水和二氧化碳
（2）把产生的气体全部推入C、D中使之被完全吸收
（3）干燥管，碱石灰      防止空气中的水和二氧化碳进入D中
偏大
（4）x：y：z=1：2：1   
（5）化学方程式：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O 

△   .

3ZnO+3H₂O+CO₂

点评：考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力．