Question

8．石膏是一種節(jié)能建筑材料．某石膏樣品是由二水石膏（CaSO₄•2H₂O）、半水石膏（CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O）、無水石膏（CaSO₄）三種成分組成，各組分含量可用下列方法測定．
①稱取8.70g該石膏試樣，在400℃干燥失去全部結晶水，質量變?yōu)?.16g．
②再稱取8.70g的該石膏試樣，加入80%的酒精溶液，使CaSO₄完全水化成CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O，此時，其它兩組分與酒精溶液不起作用；將試樣取出干燥后稱量，試樣質量變?yōu)?.97g．
③在②中所得8.97g試樣中加入蒸餾水，使全部的CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O都水化成CaSO₄•2H₂O，取出干燥后再次稱量，質量變?yōu)?0.32g．
（1）試樣中結晶水的質量分數為0.062（用小數表示）
（2）試樣中無水石膏（CaSO₄）的物質的量為0.03mol
（3）試樣中三種石膏的物質的量之比為n（CaSO₄•2H₂O）：n（CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O）：n（CaSO₄）=1：2：3．

Answer 1

分析 （1）稱取8.70g該石膏試樣，在400℃干燥失去全部結晶水，質量變?yōu)?.16g為硫酸鈣物質的量=$\frac{8.16g}{136g/mol}$=0.06mol，減少的質量為失去的結晶水的質量，據此計算得到試樣中結晶水的質量分數；
（2）再稱取8.70g的該石膏試樣，加入80%的酒精溶液，使CaSO₄完全水化成CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O，此時，其它兩組分與酒精溶液不起作用；將試樣取出干燥后稱量，試樣質量變?yōu)?.97g，CaSO₄+$\frac{1}{2}$H₂O=CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O，增加的$\frac{1}{2}$H₂O質量=8.97g-8.7g=0.27g，則$\frac{1}{2}$H₂O物質的量=$\frac{0.27}{18g/mol}$=0.015mol，CaSO₄物質的量=0.03mol；
（3）在②中所得8.97g試樣中加入蒸餾水，使全部的CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O都水化成CaSO₄•2H₂O，取出干燥后再次稱量，質量變?yōu)?0.32g，CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O+$\frac{3}{2}$H₂O=CaSO₄•2H₂O，質量增加為$\frac{3}{2}$H₂O質量=10.32g-8.97g=1.35g，物質的量=$\frac{1.35g}{18g/mol}$=0.075mol，則CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O物質的量為0.05mol，原試樣中CaSO₄•2H₂O物質的量=0.06mol-0.05mol=0.01mol．

解答 解：（1）稱取8.70g該石膏試樣，在400℃干燥失去全部結晶水，質量變?yōu)?.16g為硫酸鈣物質的量=$\frac{8.16g}{136g/mol}$=0.06mol，減少的質量為失去的結晶水的質量，據此計算得到試樣中結晶水的質量分數=$\frac{8.7g-8.16g}{8.7g}$=0.062，
故答案為：0.062；
（2）再稱取8.70g的該石膏試樣，加入80%的酒精溶液，使CaSO₄完全水化成CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O，此時，其它兩組分與酒精溶液不起作用；將試樣取出干燥后稱量，試樣質量變?yōu)?.97g，CaSO₄+$\frac{1}{2}$H₂O=CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O，增加的$\frac{1}{2}$H₂O質量=8.97g-8.7g=0.27g，則$\frac{1}{2}$H₂O物質的量=$\frac{0.27}{18g/mol}$=0.015mol，CaSO₄物質的量=0.03mol，
故答案為：0.03；
（3）在②中所得8.97g試樣中加入蒸餾水，使全部的CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O都水化成CaSO₄•2H₂O，取出干燥后再次稱量，質量變?yōu)?0.32g，CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O+$\frac{3}{2}$H₂O=CaSO₄•2H₂O，質量增加為$\frac{3}{2}$H₂O質量=10.32g-8.97g=1.35g，物質的量=$\frac{1.35g}{18g/mol}$=0.075mol，則CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O物質的量為0.05mol，原試樣中CaSO₄•2H₂O物質的量=0.06mol-0.05mol=0.01mol，原樣品中CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O物質的量=0.05mol-0.03mol=0.02mol，；試樣中三種石膏的物質的量之比為n（CaSO₄•2H₂O）：n（CaSO₄•$\frac{1}{2}$H₂O）：n（CaSO₄）=1：2；3，
故答案為：1：2：3．

點評 本題考查了結晶水合物的計算，主要是質量變化的定量計算應用，注意過程中質量變化的實質理解，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．