Question

8．CaS用于制備除蟲劑、發(fā)光材料等．某課題組擬用硫酸鈣和焦炭在高溫下反應(yīng)制備硫酸鈣并檢驗(yàn)產(chǎn)物．
（1）甲同學(xué)設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物：

①B裝置作用是除去酸性氣體；
②D和E裝置能檢驗(yàn)裝置A的反應(yīng)產(chǎn)物是CO；
③E裝置中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是溶液變渾濁．
（2）乙同學(xué)提出，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，A中的氣體產(chǎn)物可能還有CO₂、SO₂，為了驗(yàn)證他的猜想，結(jié)合上述裝置并選擇下列儀器設(shè)計(jì)方案（同一種儀器可重復(fù)使用）．

①氣流從左至右，儀器連接順序?yàn)锳、FJ、F、I、M．
②能證明有SO₂的現(xiàn)象是第1個(gè)F中溶液褪色；能證明有CO₂的現(xiàn)象是第2個(gè)F中溶液不褪色，I中溶液變渾濁．
③除去SO₂的離子方程式為5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺．
（3）經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物有SO₂、CO、CO₂且氣體體積之比為1：1：2，寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑．
（4）利用重量法測(cè)定固體產(chǎn)物的質(zhì)量之比，即將樣品溶于足量的飽和碳酸鈉溶液，過濾洗滌、干燥等．需要測(cè)定的物理量有樣品的質(zhì)量、碳酸鈣的質(zhì)量．（已知CaS與H₂O反應(yīng)生成Ca（OH）₂和H₂S）

Answer 1

分析 硫酸鈣和焦炭在高溫下反應(yīng)制備硫化鈣的方程式里可能產(chǎn)生使氧化銅還原的氣體應(yīng)為CO，CuO氧化CO生成紅色的Cu和CO₂，CO₂使石灰水變渾濁．驗(yàn)證A中的氣體產(chǎn)物可能還有CO₂、SO₂，必須先用品紅驗(yàn)證SO₂后再用酸性高錳酸鉀除去SO₂，再用澄清石灰水檢驗(yàn)CO₂．根據(jù)檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物有SO₂、CO、CO₂且氣體體積之比為1：1：2，寫出方程式：2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑．最后確定CaS和CaO的質(zhì)量比，只要知道樣品的質(zhì)量、碳酸鈣的質(zhì)量即可．
（1）①用硫酸鈣和焦炭在高溫下反應(yīng)制備硫化鈣，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，產(chǎn)物中會(huì)生成二氧化碳等酸性氣體；
②生成的氣體中可能含有一氧化碳等還原性氣體，加熱時(shí)，一氧化碳能夠還原氧化銅；
③如果存在一氧化碳，則氣體通過裝置D生成二氧化碳；
（2）①檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物可能還有CO₂、SO₂，可以通過品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，除去二氧化硫后再用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，氣流從左至右；
②能證明有SO₂的現(xiàn)象是第1個(gè)F中溶液褪色；能證明有CO₂的現(xiàn)象是第2個(gè)F中溶液不褪色，I中溶液變渾濁；
③二氧化硫與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）氣體產(chǎn)物有SO₂、CO、CO₂且氣體體積之比為1：1：2；
（4）將樣品溶于足量的飽和碳酸鈉溶液，過濾洗滌、干燥，利用重量法測(cè)定固體產(chǎn)物的質(zhì)量之比，需要測(cè)定的物理量有樣品的質(zhì)量、碳酸鈣的質(zhì)量，

解答 解：（1）①氫氧化鈉溶液可吸收除去酸性氣體，不吸收CO，
故答案為：除去酸性氣體；
②通過一氧化碳還原氧化銅由黑色變紅色和CO₂能夠使澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象，證明裝置A的反應(yīng)產(chǎn)物是CO，
故答案為：CO；
③二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，
故答案為：溶液變渾濁；
（2）①可以通過品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，除去二氧化硫后再用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，氣流從左至右的儀器連接順序?yàn)锳、F、J、F、I、M，
故答案為：J、F、I、M；
②能證明有SO₂的現(xiàn)象是第1個(gè)F中溶液褪色；能證明有CO₂的現(xiàn)象是第2個(gè)F中溶液不褪色，I中溶液變渾濁，
故答案為：第1個(gè)F中溶液褪色；第2個(gè)F中溶液不褪色，I中溶液變渾濁；
③反應(yīng)的離子方程式為5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄²-+4H⁺；
（3）反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑，
故答案為：2CaSO₄+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑；
（4）最后確定CaS和CaO的質(zhì)量比，需要測(cè)定的物理量有樣品的質(zhì)量、碳酸鈣的質(zhì)量，
故答案為：樣品的質(zhì)量、碳酸鈣的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的書寫，物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，明確反應(yīng)原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．