Question

1．碳酸钙和硫酸钙都是钙的重要化合物，它们在生产生活中都有着广泛的应用．甲、乙两组同学分别对碳酸钙的制备、硫酸钙的性质进行了以下探究，请你参与并完成对有关问题的解答．
（1）甲组使用大理石（含少量的Fe₂O₃杂质）等物质制备碳酸钙的实验流程如下：

①溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是硫酸钙微溶于水．
②上述流程中，“分离”得产品所包含的实验操作依次为：过滤、洗涤、干燥．
③“滤液A”中除H⁺离子外，还含有的阳离子是NH₄⁺．
（2）乙组对某硫酸钙晶体（xCaSO₄•yH₂O）加热分解的有关反应进行探究．称取6.52g该晶体进行加热，加热过程中，固体质量随时间的变化情况如图所示．又知t₅～t₆时间段内固体质量减轻的原因是发生了2CaSO₄2CaO+2SO₂↑+O₂↑．

①加热时，该晶体开始发生化学变化的时间是t₁（填“t₁”、“t₃”或“t₅”）．
②t₄～t₅时间段固体的化学式为CaSO₄．
③t_l～t₂时间段固体发生反应的化学方程式为2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O．

Answer 1

分析 大理石（含少量的Fe₂O₃杂质），加入硝酸溶解后的溶液中加入氨水沉淀铁离子生成氢氧化铁，过滤得到硝酸钙溶液，加入碳酸铵发生沉淀反应生成碳酸钙，分离得到碳酸钙固体和滤液A，滤液A”中除H⁺离子外，还含有的阳离子是铵根离子，
（1）①依据硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶于水的物质，附着在大理石表面阻止反应进行；
②沉淀过滤后洗涤，干燥；
③依据流程分析，大理石与硝酸反应后生成硝酸钙，硝酸铁，加入一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸铵反应生成碳酸钙沉淀，过滤得到碳酸钙，滤液中含有氢离子，铵根离子；
（2）在加热到t₁时xCaSO₄•yH₂O开始分解，t₁～t₂时间段和t₃～t₄时间段个固体的质量变化比较少，而t₅～t₆时间段固体质量变化较大，原因是t₁～t₂时间段生石膏脱去部分水，t₃～t₄时间段完全脱水，在t₄时完全生成CaSO₄，在t₅～t₆时间段温度较高，CaSO₄开始分解，质量变化较大．

解答 解：（1）①硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶于水的物质，附着在大理石表面阻止反应进行，所以选择硝酸反应；
故答案为：硫酸钙微溶于水；
②上述流程中，“分离”得产品为碳酸钙沉淀和硝酸铵溶液，所包含的实验操作依次为过滤，洗涤，干燥；
故答案为：过滤，干燥；
③大理石与硝酸反应后生成硝酸钙，硝酸铁，加入一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀，滤液中加入碳酸铵反应生成碳酸钙沉淀，过滤得到碳酸钙，滤液中含有阳离子为氢离子，铵根离子，
故答案为：NH₄⁺；
（2）①依据图象分析，固体质量在0-t₁时间段无变化，说明固体未反应，加热到t₁时，固体质量开始减小，所以该晶体开始发生化学变化的时间是t₁；
故答案为：t₁；
②在加热到t₁时xCaSO₄•yH₂O开始分解，t₁～t₂时间段和t₃～t₄时间段个固体的质量变化比较少，而t₅～t₆时间段固体质量变化较大，原因是t₁～t₂时间段生石膏脱去部分水，t₃～t₄时间段完全脱水，t₄～t₅时间段固体的化学式为CaSO₄；
故答案为：CaSO₄；
③t₃～t₄时间段完全脱水，则m（H₂O）=6.52g-5.44g=1.08g，m（CaSO₄）=5.44g，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，n（CaSO₄）=$\frac{5.44g}{136g/mol}$=0.04mol，所以n（CaSO₄）：n（H₂O）=x：y=0.04：0.06=2：3，化学式为：2CaSO₄•3H₂O，t_l～t₂时间段固体质量变化，减少水的质量=6.52g-5.80g=0.72g，n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol；固体质量为5.80g，6.52g硫酸钙固体物质的量=$\frac{6.52g}{326g/mol}$=0.02mol，则1mol2CaSO₄•3H₂O失水2mol，反应的化学方程式为：2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O，
故答案为：2CaSO₄•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaSO₄•H₂O+2H₂O．

点评 本题考查了碳酸钙制备流程分析判断，生石膏加热的变化图象，题目难度较大，注意根据图象的质量变化判断可能发生的反应．