Question

一水草酸钙（CaC₂O₄?H₂O）可用作分离稀有金属的载体．其制备方法如下：
步骤I：用精制氯化钙稀溶液与草酸溶液共热反应，过滤，将固体溶于热盐酸中．
步骤Ⅱ：加氨水反应得一水草酸钙沉淀，过滤，热水洗涤，在105℃干燥得产品．
（1）写出步骤Ⅱ发生反应的化学方程式

 

．
（2）已知CaC₂O₄?H₂O的K_sp=-2.34×10^-9，为使步骤Ⅱ溶液中c（C₂O₄^2-）≤1×10^-5 mol?L^-1，c（Ca²⁺）的范围为

 

．
（3）为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，样品的固体残留率（

固体样品的剩余质量

固体样品的起始质量

×100%）随温度的变化如图所示．
①300℃时残留固体的成分为

 

，900℃时残留固体的成分为

 

．
②通过计算求出500℃时固体的成分及质量．（写出计算过程）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：图示题

分析：（1）氯化钙和草酸反应生成草酸钙，草酸钙和盐酸反应生成草酸和氯化钙，加入氨水，生成一水草酸钙和氯化铵和水，据此写出反应方程式；
（2）根据溶度积常数Ksp=c（C₂O₄^2-）?c（Ca²⁺）来计算钙离子浓度；
（3）①由图可知：300℃固体残留率为：87.67%，100g固体中残留87.67g，t₂时，900℃时固体残留率为38.36%，100g固体中残留38.36g，观察化学式：CaC₂O₄?H₂O，其逐步分解的固体产物必为含Ca的化合物，则固体产物的物质的量应与CaC₂O₄?H₂O相同．
设300℃和900℃时残留固体的成分A、B的相对分子质量分别为x、y，根据关系式计算A、B的相对分子质量，据此判断A、B的化学式．
②利用①方法先判断500℃时残留固体是CaC₂O₄和CaCO₃的混合物，根据固体质量关系和物质的量关系列方程组求解．

解答： 解：（1）氯化钙和草酸反应生成草酸钙，草酸钙和盐酸反应生成草酸和氯化钙，加入氨水，生成一水草酸钙和氯化铵和水，据此写出反应方程式；H₂C₂O₄+CaCl₂+2NH₃?H₂O=CaC₂O₄?H₂O↓+2NH₄Cl+H₂O，故答案为：H₂C₂O₄+CaCl₂+2NH₃?H₂O=CaC₂O₄?H₂O↓+2NH₄Cl+H₂O；
（2）由Ksp=c（C₂O₄^2-）?c（Ca²⁺）可知，欲使c（C₂O₄^2-）≤1.0×10^-5mol?L^-1，应保持溶液中c（Ca²⁺）≥

Ksp

c(C2O42-)

=

2.34×10-9

1.0×10-5

mol/L=2.34×10^-4 mol/L，
故答案为：≥2.34×10^-4mol/L；
（3）①设300℃和900℃时残留固体的成分A、B的相对分子质量分别为x、y，则：
由CaC₂O₄?H₂O～～～～A
       146         x
       100 g     87.67 g
所以x=

87.67g×146

100g

=128，CaC₂O₄?H₂O相对分子质量为146，A与 CaC₂O₄?H₂O的相对分子质量相差18，则A为CaC₂O₄．
由CaC₂O₄?H₂O～～～～～B
          146        y
         100g     38.36g
y=

38.36g×146

100g

=56，则B为CaO．
故答案为：CaC₂O₄；CaO；
②设600℃时残留固体的成分C的相对分子质量分别为z，
由CaC₂O₄?H₂O～～～～C
       146         z
       100 g     68.49g
z=

146g×68.49g

100g

=100，则C为碳酸钙，
由此判断500℃时残留固体是CaC₂O₄和CaCO₃的混合物，
样品中一水草酸钙的物质的量为：

36.5g

146g/mol

=0.25mol，设混合物中
CaC₂O₄和CaCO₃的物质的量分别为x、y，根据500℃时固体总质量可得：128x+100y=36.50×76.16%
根据钙元素守恒，可得：x+y=0.25，解得x=0.1，y=0.15
m（CaC₂O₄）=0.1mol×128g/mol=12.8g，
m（CaCO₃）=0.15mol×100g/mol=15.0g，
答：500℃时固体的成分为：12.8gCaC₂O₄和15.0gCaCO₃．

点评：本题利用图示信息确定物质化学式的计算，旨在考查理解并应用曲线及根据相关数据分析反应情况，确定反应物与产物间量的关系的能力，并据此进行相对分子质量的计算及提高化学式的推断技能，难度较大．