Question

17．已知草酸鈣晶體（CaC₂O₄•H₂O，其相對分子質量為146）受熱分解會先失去水分，達到一定溫度后草酸鈣（CaC₂O₄）又分解生成碳酸鈣和一種氣體，某化學小組按如圖1裝置將草酸鈣晶體樣品高溫加熱后，使其完全分解，對所得氣體產物進行探究（假設裝置中各試劑均足量，硫酸銅遇水分會變藍）．

（1）反應開始前和結束后都需通入氮氣，反應結束后應通入氮氣至裝置冷卻，其目的是防止反應生成的銅被氧化，同時防止液體倒吸．
（2）實驗中裝置B中硫酸銅粉末變藍，說明產物中有水；C、F中澄清石灰水均變渾濁，E中CuO粉末由黑變紅，說明產物還有二氧化碳和一氧化碳．
（3）上述裝置的不足之處是沒有處理尾氣．
（4）某研究小組利用熱分析儀對草酸鈣晶體（CaC₂O₄•H₂O）進行熱分解，獲得相關數據，繪制成固體質量-分解溫度的關系如圖2．
①800℃以上時，固體成分的化學式為CaO；
②寫出固體質量由12.8g變為10.0g時的化學方程式CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

Answer 1

分析 （1）反應開始前和結束后都需通入氮氣，反應前通入氮氣是為了排出裝置中的空氣，以免影響實驗；
反應結束后應通入氮氣至裝置冷卻，其目的是防止反應生成的銅被氧化，同時防止液體倒吸；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；高溫條件下，氧化銅能和一氧化碳反應生成銅和二氧化碳；
（3）一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環境；
（4）加熱條件下，草酸鈣晶體會失去結晶水，隨著溫度升高，草酸鈣分解生成碳酸鈣和一氧化碳，碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳．

解答 解：（1）反應開始前和結束后都需通入氮氣，反應結束后應通入氮氣至裝置冷卻，其目的是防止反應生成的銅被氧化，同時防止液體倒吸．
故填：防止反應生成的銅被氧化，同時防止液體倒吸．
（2）實驗中裝置B中硫酸銅粉末變藍，說明產物中有水，C中澄清石灰水變渾濁，說明反應生成了二氧化碳，E中CuO粉末由黑變紅，F中澄清石灰水變渾濁，說明草酸鈣晶體分解生成了一氧化碳．
故填：二氧化碳；一氧化碳．
（3）上述裝置的不足之處是沒有處理尾氣，會導致環境污染．
故填：沒有處理尾氣．
（4）①加熱條件下，草酸鈣晶體會失去結晶水，隨著溫度升高，草酸鈣分解生成碳酸鈣和一氧化碳，碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳，因此800℃以上時，固體成分的化學式為CaO．
故填：CaO．
②草酸鈣中，碳元素化合價是+3，分解生成的碳酸鈣中碳元素的化合價是+4，因此生成的氣體中碳元素化合價應該小于+3，由質量守恒定律可知，生成的氣體可能是一氧化碳、二氧化碳、氧氣，因為草酸鈣和碳酸鈣中的氧元素化合價都是-2，沒有升降，而氧氣中氧元素化合價是0，因此生成的氣體不可能是氧氣，二氧化碳中碳元素化合價是+4，因此生成氣體不可能是二氧化碳，一氧化碳中的碳元素化合價是+2，因此草酸鈣分解生成的氣體是一氧化碳，草酸鈣分解生成碳酸鈣和一氧化碳的化學方程式為：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．
故填：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

點評 本題主要考查物質的性質，解答時要根據各種物質的性質，結合各方面條件進行分析、判斷，從而得出正確的結論．