题目内容

3．某实验小组利用废硫酸液制备K2SO4并研究CaSO4•2H2O加热分解的产物．
（一）K2SO4的制备

（1）将CaCO3研成粉末的目的是加快反应速率（或使反应更充分或提高原料的利用率等合理答案均给分）．
（2）上述流程中可循环使用的物质有CaCO3和CO2（填写化学式）．
（3）不用水而用饱和K2SO4溶液洗涤反应Ⅲ所得晶体的目的是为了a、b（选填序号）．
a．除去K2SO4晶体表面附着的NH4+、Cl-等杂质离子
b．减少水洗涤时K2SO4 晶体因溶解而造成的损失
（4）为检验（3）中K2SO4晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入c（选填序号，下同），振荡、静置，再向上层清液中滴加a，观察现象即可判断．
a．AgNO3溶液     b．过量的BaCl2溶液    c．过量的Ba（NO3）2溶液
写出这个过程涉及到的两个反应的化学方程式：Ba（NO3）2+K2SO4=BaSO4↓+2KNO3；AgNO3+NH4Cl=AgCl↓+NH4NO3．
（二）研究CaSO4•2H2O加热分解的产物．
（5）分离所得的CaSO4•2H2O含有CaCO3，可用盐酸除去．
（6）为了测定CaSO4•2H2O和CaCO3的质量比x：y，实验小组利用如图2所示的装置（夹持仪器省略）进行实验．

①实验前首先要检查装置的气密性，再装入样品．
②装置A的作用是除去空气中的CO2和H2O；装置E的作用是防止空气中的CO2和H2O进入D．
③已知CaSO4•2H2O在160℃生成CaSO4，1350℃时CaSO4开始分解；CaCO3在900℃时分解完全．现控制B装置温度900℃进行实验并采集了如下数据：
a．装置C实验后增重m1g       b．装置D实验后增重m2g
某同学利用采集的数据求出x：y的值，若无装置E，则实验测定结果将偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（7）CaSO4•2H2O受热会逐步失去结晶水．取纯净CaSO4•2H2O固体3.44g，放在（5）的实验装置B中进行加热，测定固体质量随温度的变化情况如图3所示．
①H点固体的化学式是2CaSO4•H2O．
②将T3～T4℃温度段加热固体所产生的气体通过酸性KMnO4溶液时，发现溶液褪色，则I～J段发生反应的化学方程式为2CaSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO2↑+O2↑．

分析 解答此类题目时要反复阅读题意，明确题目的要求和前后的关联，然后进行解答．（1）把反应物研成粉末是为了加快反应速率．
（2）如果生成物和反应物中都有某种物质，这种物质一般可循环利用；
（3）从生成物的溶解度大小考虑反应能否发生．
（4）结合实验目的判断，检验氯离子时要排除硫酸根的干扰；根据碳酸钙和稀盐酸的反应书写化学方程式；
（6）①多个装置进行实验时首先要检查装置的气密性；根据碱石灰的性质判断，它能吸收水和二氧化碳．
②根据E装置的作用判断，
（7）①根据反应物的反应规律判断H点的物质；
②根据反应物和生成物书写化学方程式．

解答 解：（1）将CaCO3研成粉末，可以增大反应物的接触面积，其目的是加快反应速率；故填：加快反应速率（或使反应更充分或提高原料的利用率等合理答案均给分）．
（2）观察上述流程，发现二氧化碳和碳酸钙既是反应物也是生成物，故可循环使用的物质有CO2和CaCO3．故填：CO2
（3）不用水而用饱和K2SO4溶液洗涤反应Ⅲ所得晶体的目的是减少K2SO4的溶解；故填：a、b；
（4）为检验此晶体是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液，先加入过量的Ba（NO3）2溶液，振荡、静置，目的是除去硫酸根，再向上层清液中滴加AgNO3溶液，如果没有白色沉淀，说明洗涤干净，故填：c；a；
此过程涉及到硫酸钾与硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钾；硝酸银与氯化铵反应生成氯化银沉淀和硝酸铵；故填：Ba（NO3）2+K2SO4=BaSO4↓+2KNO3；AgNO3+NH4Cl=AgCl↓+NH4NO3
（6）①实验前首先要检查装置的气密性，再装入样品．故填：检查装置的气密性；
②装置A的作用是除去空气中的CO2和H2O，防止它们影响实验结果．装置E是为了防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，影响实验结果；
故填：除去空气中的CO2和H2O；防止空气中的CO2和H2O进入D；
③装置E的作用是吸收空气中的水和二氧化碳，如没有装置E，则实验测定结果将偏小；故填：偏小；
（7）CaSO4•2H2O受热会逐步失去结晶水．取纯净CaSO4•2H2O固体，放在（5）的实验装置B中进行加热，①H点处减少的质量是失去了部分结晶水后的质量，故此时固体的化学式是2CaSO4•H2O．②将T2～1400℃温度段加热固体所产生的气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色，说明生成了二氧化硫气体，则H～I段发生反应的化学方程式为 2CaSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO2↑+O2↑． 
故填：①2CaSO4•H2O；②2CaSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO2↑+O2↑．

点评 此题全面考查了学生对知识的掌握和应用能力，难度比较大，解答时一定要注意知识的前后的联系和综合运用．

练习册系列答案
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17．绘制实验设计图是填写实验报告常用的一项重要技能．如图是某同学正在绘制的实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的装置图．
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15．2015年4月25日尼泊尔首都加德满都发生了8.1级大地震，造成大量的人员伤亡和财产损失．中国政府及时派出救援队前往，并为尼泊尔灾区提供了大量的消毒液、大米和帐篷．其中“84”消毒液可用于灾区防疫，其主要成分是次氯酸钠（NaClO），制取它的化学方程式为2NaOH+X═NaClO+NaCl+H2O，则X的化学式为Cl2，NaClO中氯元素的化合价为+1．大米中含有的主要成分为糖类．
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（3）在图中标出五种物质的化学式．

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