Question

【題目】白云石粉是一種生產(chǎn)高級玻璃器皿、醫(yī)藥用瓶、光學玻璃的原料，某化學興趣小組對白云石粉極其好奇，決定對其進行探究．
【查閱資料】白云石屬于碳酸鹽礦物，白云石粉主要成分的化學式可表示為：xMgCO3yCaCO3 ． （ 雜質(zhì)是二氧化硅，其不溶于水，也不與鹽酸反應，受熱不分解）
一：定性探究：白云石粉的成分和性質(zhì)

（1）【實驗分析】
①過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、 ．
②由步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是（填離子符號）．
③步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是 ． 步驟④的反應現(xiàn)象是 ．
【結(jié)論】綜合上述實驗現(xiàn)象可初步證明白云石由碳酸鈣、碳酸鎂組成．
（2）[實驗質(zhì)疑】小組同學經(jīng)過討論認為：因氫氧化鈣微溶于水，導致沉淀B中除了氫氧化鎂之外應該還混有氫氧化鈣，對定量測定白云石粉的組成干擾較大，在老師的指導下該興趣小組采用熱分解法進行定量探究．
二：定量探究：白云石的組成
[查閱資料】碳酸鈣開始分解的溫度為898℃，1000℃時完全分解生成生石灰和二氧化碳氣體；碳酸鈣與碳酸鎂的化學性質(zhì)相似；碳酸鎂開始分解的溫度為540℃，700℃時完全分解．
【實驗設(shè)計】為測定白云石中的含鈣量及x：y的值，該興趣小組設(shè)計了如下裝置并進行實驗：

【實驗步驟】①組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②準確稱取15.0g 白云石粉末放在A裝置中，打開彈簧夾，鼓入一段時間氮氣，稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；③關(guān)閉彈簧夾，打開控溫電加熱器，緩緩調(diào)升溫度至700℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變；④打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量；⑤關(guān)閉彈簧夾，調(diào)升溫度至1000℃，持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變，打開彈簧夾，緩緩鼓入一段時間氮氣，準確稱量B、C、D裝置的質(zhì)量．
實驗數(shù)據(jù)記錄如表：

	B中溶液質(zhì)量/g	C中溶液質(zhì)量/g	D中溶液質(zhì)量/g
反應前	50.0	100.0	50.0
700℃	50.0	102.1	50.1
1000℃	50.0	106.3	50.3

【實驗分析和數(shù)據(jù)處理】
①裝置D的作用是什么？
②持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是什么？
③計算白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算過程，結(jié)果保留小數(shù)點后一位）：
④設(shè)計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是什么（寫出實驗方法、現(xiàn)象、結(jié)論）
⑤白云石（xMgCO3yCaCO3）中的x：y= （最簡整數(shù)比），若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，將會導致x：y的值 （填偏大、偏小或不變）．

Answer 1

【答案】
（1）漏斗；CO32﹣；MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；產(chǎn)生白色沉淀
（2）

①吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質(zhì)量偏小．

②使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收．

③設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x，

碳酸鈣分解生成二氧化碳質(zhì)量是4.4g，

CaCO3 CaO+CO2↑，

100 44

x 4.4g

x=10g，

10g碳酸鈣中鈣元素質(zhì)量為：10g× ×100%=4g，白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為： ×100%=26.7%，

答：白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為26.7%．

④取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解．

⑤1：2；偏大．

【解析】解：（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗．
故填：漏斗．碳酸根離子能和氫離子結(jié)合成水和二氧化碳，因此由步驟①②的現(xiàn)象可得出白云石粉中一定含有的離子是CO32﹣ ．
故填：CO32﹣ ． 步驟③中，氯化鎂和氫氧化鈉反應生成白色沉淀氫氧化鎂和氯化鈉，反應的化學方程式為：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；
氯化鈣能和碳酸鈉反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉，實驗現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀．
故填：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；產(chǎn)生白色沉淀．①裝置D的作用是吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質(zhì)量偏小．故填：吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質(zhì)量偏小．②持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收．故填：使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收．
③設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x，
碳酸鈣分解生成二氧化碳質(zhì)量是4.4g，
CaCO3 CaO+CO2↑，
100 44
x 4.4g
= ，
x=10g，
10g碳酸鈣中鈣元素質(zhì)量為：10g× ×100%=4g，白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為： ×100%=26.7%，
答：白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為26.7%．
④實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是：取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解．
故填：取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解．
⑤設(shè)碳酸鎂質(zhì)量為y，
碳酸鎂分解生成二氧化碳的質(zhì)量是2.2g，
MgCO3 MgO+CO2↑，
84 44
y 2.2g
= ，
y=4.2g，
根據(jù)題意有： = ， = ，
若加熱前沒有鼓入一段時間的氮氣，或?qū)е绿妓徭V分解生成的二氧化碳質(zhì)量偏大，從而會導致x：y的值偏大．
故填：1：2；偏大．
（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和漏斗；碳酸根離子能和氫離子結(jié)合成水和二氧化碳；步驟③中，氯化鎂和氫氧化鈉反應生成白色沉淀氫氧化鎂和氯化鈉；
氯化鈣能和碳酸鈉反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；裝置D的作用是吸收氮氣帶出的水蒸氣，防止測得二氧化碳的質(zhì)量偏小；持續(xù)加熱至固體質(zhì)量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是使殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳氣體全部被C裝置吸收；根據(jù)反應生成二氧化碳的質(zhì)量可以計算碳酸鈣的質(zhì)量，進一步可以計算白云石中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)；設(shè)計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是：取少量反應后固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生，說明完全分解；根據(jù)碳酸鎂和碳酸鈣的質(zhì)量可以計算白云石（xMgCO3yCaCO3）中的 x：y的值．