Question

20．CaS可用于制備發(fā)光漆、用作脫毛劑、殺蟲劑、硫脲等，還用于醫(yī)藥工業(yè)、重金屬處理及環(huán)保中．某化學探究小組在實驗室中利用反應：CaSO₄+C$\stackrel{高溫}{→}$CaS+CaO+SO₂↑+CO↑+CO₂↑制備硫化鈣并檢驗產物，可選用的裝置如下．回答下列問題：

已知：①C及E～H中的試劑均為足量．
②酸性KMnO₄溶液作氧化劑時，錳元素被還原成Mn²⁺
③CaS與H₂O反應生成Ca（OH）₂和H₂S．
（1）實驗1：若只檢驗生成物中是否含有CO，可采用的裝置組合為AFECG（AFGECG或AFEC或AC）（按氣流方向，填字母組合），生成物中存在CO的現象是裝置C中黑色固體變?yōu)榧t色，裝置G中澄清石灰水變渾濁．
（2）實驗2：若只檢驗生成物中是否含有CO₂，可釆用的最簡單的裝置組合為AHG（按氣流方向，填字母組合），除去SO₂的離子方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
（3）實驗3：若同時檢驗CO₂和SO₂，采用的裝置組合為ADHG或AHG（按氣流方向，填字母組合）．
（4）若制備反應的條件完全相同，將產生的氣體全部通入上述實驗裝置中，得到的有關數據如表：

	實驗前	實驗后
實驗1	裝置C硬質玻璃管連同CuO質量為26.80g	裝置C硬質玻璃管連同反應后固體質量為26.64g
實驗2	裝置G連同溶液質量為187.50g	裝置G連同反應后溶液及沉淀的質量為188.38g
實驗3	裝置D、H連同溶液質量和為373.60g	裝置D、H連同溶液質量和為374.24g

寫出CaSO₄和焦炭在高溫條件下反應生成CaS的化學方程式：2CaSO₄+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+CaO+SO₂↑+2CO₂↑+CO↑．
（5）為了證明硫化鈣的化學式設計如下實驗：將一定質量（m₁）的樣品溶于足量的飽和Na₂CO₃溶液中，通過過濾、洗滌、干燥操作，稱得固體質量為m₂，則表示硫化鈣組成的計算式為n（Ca）：n（S）=$\frac{{m}_{2}}{100}：\frac{5{m}_{1}-2{m}_{2}}{160}$（用含m₁、m₂的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據CO能還原金屬氧化物自身生成二氧化碳檢驗，檢驗之前應先將其他氣體排除；
（2）檢驗二氧化碳用澄清石灰水，二氧化硫也能與澄清石灰水反應產生相同現象，故應利用二氧化硫的還原性將二氧化硫排除；
（3）同時檢驗CO₂和SO₂，先利用二氧化硫的漂白性用品紅檢驗，再用酸性高錳酸鉀除去二氧化硫，用澄清石灰水檢驗二氧化碳；
（4）CaSO₄和焦炭在高溫條件下反應生成CaS、CaO、CO、SO₂、CO₂；
（5）分離沉淀扥操作為過濾、洗滌、干燥；硫化鈣樣品溶于足量的飽和Na₂CO₃溶液中，得到碳酸鈣沉淀，n（Ca）=n（碳酸鈣），m（S）=m₁-m（Ca），據此計算．

解答 解（1）硫酸鈣高溫分解，選擇A裝置分解，將生成的氣體通入F裝置中的氫氧化鈉溶液除去酸性氣體，再經過E裝置濃硫酸干燥后通入C裝置與氧化銅反應，最后再通入G裝置中的澄清石灰水，若裝置C中黑色固體變?yōu)榧t色，裝置G中澄清石灰水變渾濁，說明生成物中有CO；
故答案為：AFECG（AFGECG或AFEC或AC）；裝置C中黑色固體變?yōu)榧t色，裝置G中澄清石灰水變渾濁；
（2）硫酸鈣高溫分解，選擇A裝置分解，將生成的氣體通入H裝置中的酸性高錳酸鉀除去二氧化硫氣體，再通入澄清石灰水裝置G中，石灰水變渾濁說明有二氧化碳生成，二氧化硫與高錳酸鉀的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：AHG；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（3）同時檢驗CO₂和SO₂，先利用二氧化硫的漂白性用品紅檢驗，再用酸性高錳酸鉀除去二氧化硫，用澄清石灰水檢驗二氧化碳，連接順序為ADHG或AHG；
故答案為：ADHG或AHG；
（4）由題可知CaSO₄和焦炭在高溫條件下反應生成CaS、CaO、CO、SO₂、CO₂，化學方程式為：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↑；
（5）硫化鈣樣品溶于足量的飽和Na₂CO₃溶液中，得到碳酸鈣沉淀，分離沉淀扥操作為過濾、洗滌、干燥；碳酸鈣沉淀為m₂，n（Ca）=n（碳酸鈣）=$\frac{{m}_{2}}{100}$mol，則n（S）=$\frac{m（S）}{32g/mol}$=$\frac{{m}_{1}-m（Ca）}{32}$=$\frac{{m}_{1}-\frac{{m}_{2}}{100}×40}{32}$=$\frac{5{m}_{1}-2{m}_{2}}{160}$mol，故n（Ca）：n（S）=$\frac{{m}_{2}}{100}：\frac{5{m}_{1}-2{m}_{2}}{160}$；
故答案為：過濾、洗滌、干燥；$\frac{{m}_{2}}{100}：\frac{5{m}_{1}-2{m}_{2}}{160}$．

點評 本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生知識綜合應用、根據實驗目的及物質的性質進行排列順、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力、數據處理能力，綜合性較強，注意把握物質性質以及對題目信息的獲取于使用，難度中等．