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)过滤操作中用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、

(2)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)。

(3)步骤③生成氢氧化镁的化学方程式是 。步骤④的反应现象是

【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;碳酸钙与碳酸镁的化学性质相似;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)计算白云石中钙元素的质量分数。(写出计算过程,结果保留小数点后一位):、

(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、结论)

(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)。

某小组在学习“二氧化碳实验室制取的研究”课题时,探究了二氧化碳的收集方法。

【查阅资料】通常状况下,1体积水约溶解1体积二氧化碳,所得溶液的PH约为5.6,PH越小,二氧化碳在水中溶解越多。

【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集?

【设计实验】

实验一:在通常状况下,测定二氧化碳溶于水所得溶液的PH,判断二氧化碳在水中溶解的体积,如图:

(1)甲装置中反应的化学方程式______________________。

(2)检查甲装置气密性的方法是______________________。

(3)实验时,需先将甲装置中的空气排尽。其操作是打开止水夹K1,关闭止水夹K2,

打开活塞,滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气排尽的方法是_______________。

(4)关闭K1,打开K2、K3、K4,待丙装置中收集半瓶气体时,关闭K2、K3、K4,充分振荡丙装置,分别测得丙、丁瓶装置中溶液的PH为5.5和6.5。分析可知,溶解的二氧化碳体积丙装置中___________(填“大于”或“等于”或“小于”)丁装置中。实验中,乙装置的作用是___________________。

实验二:用二氧化碳数字传感器测得收集的气体中二氧化碳体积分数。如图是收集的气体中二氧化碳体积分数随时间变化的关系图,从图中能得到哪些信息:

_____________________,_________________。

【结论反思】由实验一、二分析,改进实验装置,二氧化碳能用排水法收集。能降低二氧化碳在水中溶解性的措施_____________(写一条即可)。

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