Question

5．在濃硫酸的催化作用下，固體草酸（H₂C₂O₄）受熱分解生成碳的氧化物和水．某化學(xué)課外興趣小組對(duì)碳的氧化物的成分進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
【提出問(wèn)題】如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定碳的氧化物的成分．
【猜想】

猜想1	猜想2	猜想3
只有CO	只有CO2	CO和CO2都有

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】基于猜想3，興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置：

【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到A裝置（填字母）中的澄清石灰水變渾濁，證明草酸分解時(shí)有CO₂氣體產(chǎn)生，A中發(fā)生的化學(xué)方程式為CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃+H₂O
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還觀察到以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①C裝置中澄清石灰水不變渾濁；②E裝置中黑色粉末變成紅色；③F裝置中澄清石灰水變渾濁，證明有CO氣體．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究證明：猜想3成立．草酸分解的化學(xué)方程式是H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．
【問(wèn)題討論】
（1）C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否被完全吸收
（2）裝置末端酒精燈的作用是處理尾氣CO，防止污染空氣．
【計(jì)算】興趣小組的四位男同學(xué)對(duì)學(xué)校角落的一堆石灰石產(chǎn)生了興趣，他們想知道其中含碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，于是他們?nèi)��?lái)了一些石灰石，并取稀鹽酸200g，平均分成4份，每人進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)	1	2	3	4
加入樣品的質(zhì)量/g	5	10	15	20
生成CO2的質(zhì)量/g	1.54	3.08	4.4	m

①m的數(shù)值是4.4．
②請(qǐng)你協(xié)助他們計(jì)算這種石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？（寫(xiě)出完整的計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 【猜想】根據(jù)猜想1和3分析；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）A裝置中的澄清石灰水變渾濁，能夠證明有CO₂氣體；
（2）最后有二氧化碳生成，說(shuō)明有CO存在；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)猜想3成立可知，反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物然后寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)式即可；
【問(wèn)題討論】（1）二氧化碳可以檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w的存在；濃硫酸可以吸收水分；
（2）裝置末端酒精燈可以處理尾氣CO．
【計(jì)算】碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可根據(jù)第1次或第2次實(shí)驗(yàn)中二氧化碳的質(zhì)量求出．根據(jù)化學(xué)方程式得出各物質(zhì)之間的質(zhì)量比，列出比例式，即可求出參加反應(yīng)的CaCO₃的質(zhì)量，然后再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式進(jìn)行計(jì)算即可

解答 解：【猜想】根據(jù)猜想1和3可知，猜想2是只有CO₂；
故答案為：CO₂．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）二氧化碳遇澄清石灰水，可使石灰水變渾濁，所以A裝置中的澄清石灰水變渾濁，能夠證明有CO₂氣體；二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃+H₂O
故答案為：A．CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃+H₂O；
（2）C裝置中澄清石灰水不變渾濁，說(shuō)明原有的二氧化碳已經(jīng)被完全吸收；E裝置中黑色粉末變成紅色，說(shuō)明氧化銅被還原；F中澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明有二氧化碳生成，說(shuō)明還原氣是CO．
故答案為：黑色粉末變成紅色；澄清石灰水變渾濁．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)猜想3成立可知，生成物中有一氧化碳、二氧化碳、水，所以化學(xué)反應(yīng)式是：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．
故答案為：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．
【問(wèn)題討論】（1）澄清石灰水可以檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w的存在，所以C裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳是否被完全吸收；濃硫酸可以吸收水分，所以D裝置的作用是吸收水分；
故答案為：檢驗(yàn)二氧化碳是否被完全吸收；
（2）為防止一氧化碳污染空氣，裝置末端酒精燈可以點(diǎn)燃尾氣CO，防止污染空氣．
故答案為：處理尾氣CO，防止污染空氣．
【計(jì)算】①因?yàn)榈?次反應(yīng)已是完全反應(yīng)，不再有氣體產(chǎn)生，故第四次反應(yīng)生成的氣體質(zhì)量的第三次的一樣多，即m=4.4．
②設(shè)第1次實(shí)驗(yàn)中樣品中的碳酸鈣的質(zhì)量為x，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
x                    1.54g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{1.54g}$
解之得：x=3.5g，
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3.5g}{5g}$×100%=70%．
答：石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%．
故答案為：①4.4；②70%．

點(diǎn)評(píng) 此題是檢驗(yàn)一氧化碳和二氧化碳的存在，就要我們熟悉一氧化碳和二氧化碳的性質(zhì)特點(diǎn)．