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:xMgCO
3?yCaCO
3.( 雜質是二氧化硅,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
【實驗分析】
(1)過濾操作中用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、
漏斗
漏斗
。
(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
CO32-
CO32-
(填離子符號)。
(3)步驟③生成氫氧化鎂的化學方程式是
MgCl2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaCl
MgCl2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaCl
。步驟④的反應現(xiàn)象是
產(chǎn)生白色沉淀
產(chǎn)生白色沉淀
。
【結 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。
【實驗質疑】小組同學經(jīng)過討論認為:因
氫氧化鈣
氫氧化鈣
微溶于水,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相似;碳酸鎂開始分解的溫度為540℃,700℃時完全分解。
【實驗設計】為測定白云石中的含鈣量及x:y的值,該興趣小組準確稱量了30.0克白云石粉末,設計了如下裝置并進行實驗:
【實驗步驟】
實驗數(shù)據(jù)記錄如下表:
|
B中溶液質量/g |
C中溶液質量/g |
D中溶液質量/g |
E中溶液質量/g |
反應前 |
100.0 |
100.0 |
100.0 |
120.5 |
700℃ |
100.0 |
108.4 |
100.4 |
120.5 |
1000℃ |
100.0 |
112.6 |
100.6 |
120.5 |
【實驗分析和數(shù)據(jù)處理】
(4)實驗前應該先:緩調控溫電加熱700℃持續(xù)加熱。觀察到裝置B中
不出現(xiàn)氣泡
不出現(xiàn)氣泡
時表明碳酸鎂已經(jīng)完全分解。
(5)裝置D的作用是
吸收氫氧化鈉溶液中揮發(fā)出的水蒸氣
吸收氫氧化鈉溶液中揮發(fā)出的水蒸氣
;
(6)持續(xù)加熱至固體質量不變后緩緩鼓入一段時間氮氣的目的是
使反應生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收
使反應生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收
。
(7)計算白云石中鈣元素的質量為:
4g
4g
(8)設計實驗證明白云石粉已完全分解的實驗方法是
取剩余固體適量于試管中,加入足量稀鹽酸,不產(chǎn)生氣泡,白云石粉已完全分解
取剩余固體適量于試管中,加入足量稀鹽酸,不產(chǎn)生氣泡,白云石粉已完全分解
(寫出實驗方法、現(xiàn)象、結論)
(9)白云石(xMgCO
3?yCaCO
3)中的 x:y=
2:1
2:1
(最簡整數(shù)比),加熱前持續(xù)通入一段時間氮氣,是為了
排出裝置中的空氣,以防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗結果
排出裝置中的空氣,以防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗結果
若加熱至固體完全分解,沒有鼓入一段時間的氮氣,將會導致x:y的值
偏大
偏大
(填偏大、偏小或不變)。