Question

17．草酸钙（化学式为CaC₂O₄，相对分子质量为128）是一种难溶于水的白色固体，受热能分解．小红同学为了探究其在加热条件下发生的变化，进行如下实验：取12.8g草酸钙固体在不断加热的条件下测得剩余固体的质量随时间变化如图所示．请回答下列问题：
（1）t₁～t₂时问段内固体质量减少的原因是产生了一种极易与血红蛋白结合的有毒气体，该气体的化学式为CO；同时生成一种白色同体，它与大理石的主要成分相同，则该段时问内反应的化学方程式为CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．
（2）t₂～t₃时间段内固体质量不变的原因是草酸钙已完全分解，但尚未达到碳酸钙的分解温度．
（3）t₃～t₄时间段内反应的化学方程式为CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑．
（4）小强和小明另取12.8g草酸钙固体加热一段时间后，对剩余固体的成分进行探究．
【查阅资料】CaC₂O₄能与稀盐酸反应，其反应的化学方程式为：CaC₂O₄+2HCl=CaCl₂+H₂C₂O₄；草酸（H₂C₂O₄）是一种可溶于水的酸．
【设计方案并实验】

同学	实验操作	实验现象	结论
小强	取少量固体放入烧杯中，加适量水并搅拌	烧杯发热	剩余固体中一定含有CaO（或氧化钙）． 一定不含有CaC2O4．
小明	另取少量固体放入试管中，加足量稀盐酸	有气体产生	剩余固体中一定含有CaCO3（或碳酸钙）．

【交流与讨论】三位同学经交流后认为，该剩余固体与图中t₃～t₄时间段的物质成分相同．

Answer 1

分析 （1）在t₁～t₂时间段内，加热草酸钙时产生了极易与血红蛋白结合的有毒气体，此气体是一氧化碳，一种白色固体与大理石的主要成分相同，应是碳酸钙，因此，在加热草酸钙时，草酸钙易分解为碳酸钙和一氧化碳；
（2）当草酸钙完全分解而又未达到碳酸钙分解的温度时，剩余固体的质量不变，这就是在t₂～t₃时间段内剩余固体质量不变的原因；
（3）当对上述固体继续加热时，生成的碳酸钙又分解为氧化钙和二氧化碳，由于放出二氧化碳又会使剩余固体的质量减少；
（4）向清液中加入紫色石蕊试液，试液变成蓝色，溶液显碱性，溶液显碱性的原因是由于剩余固体中生成的氧化钙和水反应生成氢氧化钙，因为溶液显碱性，一定没有草酸钙；向剩余固体中加入稀盐酸，有气体产生，可推出剩余固体中一定有碳酸钙．综上所述，剩余固体中有氧化钙、碳酸钙．由于碳酸钙未完全分解，小强和小明加热的草酸钙的剩余物与t₃～t₄时间段的物质成分相同．

解答 解：（1）在 t₁～t₂时问段内：产生了一种极易与血红蛋白结合的有毒气体，该气体是一氧化碳，化学式是CO；产生的一种白色固体，它与大理石的主要成分相同，这种那白色固体是碳酸钙．发生反应的方程式是：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑
    （2）碳酸钙分解的温度要高于草酸钙分解的温度，当草酸钙完全分解，而温度又未达到碳酸钙的分解温度时，固体的质量不变，所以，t₂～t₃时间段内固体质量不变．
    （3）在t₃～t₄时间段内，碳酸钙发生了分解，方程式为：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
    （4）向清液中加入紫色石蕊试液，试液变成蓝色，溶液显碱性，溶液显碱性的原因是由于剩余固体中的氧化钙和水反应生成氢氧化钙，因为溶液显碱性，一定没有草酸钙；通过向剩余固体中加入稀盐酸，有气体产生，可推出剩余固体中一定有碳酸钙．综上所述，剩余固体中由氧化钙、碳酸钙，与t₃～t₄时间段的物质成分相同．
    故答为：（1）CO，CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑
   （2）草酸钙已完全分解，但尚未达到碳酸钙的分解温度
   （3）CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
   （4）

同学	实验操作	实验现象	结论
小强			CaO（或氧化钙）
小明			CaCO3（或碳酸钙）

t₃～t₄

点评 本题通过实验探究了草酸钙的性质和变化规律．草酸钙受热易分解生成了碳酸钙和一氧化碳，因为放出了一氧化碳，剩余固体的质量减少．当草酸钙完全分解后继续加热一段时间后，剩余固体的质量又减少，这时一定要联想我们已学过的知识碳酸钙高温也能分解为氧化钙和放出二氧化碳，也会造成剩余固体质量的减少，这是解答本题的关键．