Question

【題目】CaS可用于制備發光漆、用作脫毛劑、殺蟲劑、硫脲等，還用于醫藥工業、重金屬處理及環保中。某化學探究小組在實驗室中利用反應： CaSO4+CCaS+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______(按氣流方向，填字母組合），生成物中存在CO的現象是________________________。

(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______(按氣流方向，填字母組合），除去SO2的離子方程式為__________________________。

(3)實驗3：若同時檢驗CO2和SO2，采用的裝置組合為_______ (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，得到的有關數據如下表:

	實驗前	實驗后
實驗1	裝置C硬質玻璃管連同CuO質量為26.80 g	裝置C硬質玻璃管連同反應后固體質量為26.64 g
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188.38 g
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374.24 g

寫出CaSO4和焦炭在高溫條件下反應生成CaS的化學方程式：_______________。

(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____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)=__________(用含m1 、m2的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 AFECG(寫AFGECG或AFEC或AC也可，2分） 裝置C中黑色固體變為紅色，裝置G中澄清石灰水變渾濁（若上一空未選G裝置，只用寫出裝置C中現象，2分） AHG 5SO2+2MnO4-+2H2O==2Mn2++5SO42-+4H+ ADHG或AHG 2CaSO4+3CCaS + CaO + SO2↑+2CO2↑+CO↑ 過濾、洗滌、干燥（只答過濾給1分，共2分）

【解析】本題考查實驗設計方案的評價，（1）CaSO4和C反應條件是高溫，反應裝置選擇A，只檢驗CO，利用CO還原氧化銅，然后檢驗氧化產物CO2，CaSO4和C反應生成CO2和SO2，這兩種氣體對后面實驗產生干擾，必須除去，即A→F，需要檢驗CO2和SO2是否被完全除盡，即F→G→E，然后CO還原CuO，然后通入澄清石灰水，前者澄清石灰水不變渾濁，裝置C中黑色變為紅色，后者澄清石灰水變渾濁，說明產物中含有CO，連接順序是A→F→G→E→C→G；（2）SO2、CO2都能使澄清石灰水變渾濁，首先除去SO2，利用SO2的還原性，通入酸性高錳酸鉀溶液，然后再通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，說明有CO2生成，因此順序是A→H→G，與酸性高錳酸鉀溶液反應的離子方程式為：5SO2+2MnO4－+2H2O=2Mn2＋+5SO42－+4H＋ ；（3）因為CO2和SO2都能使澄清石灰水變渾濁，因此先檢驗SO2，可以利用SO2的還原性或漂白性，如果利用SO2的還原性，A→H，酸性高錳酸鉀溶液褪去，證明SO2的存在，然后再通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，說明產物中有CO2，裝置順序是A→H→G，如果利用SO2的漂白性，應通入品紅溶液，品紅溶液褪色，說明SO2的存在，再通入到酸性高錳酸鉀溶液中，目的是除去SO2，最后通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，說明產物中混有CO2，順序是A→D→H→G；（4）根據實驗1，裝置C中發生CO＋CuO=CO2＋Cu，裝置C反應前后固體質量相差(26.8－26.64)g=0.16g， 根據差量法，求出CO的物質的量為0.16/16mol=0.01mol，實驗2：裝置G的作用是吸收CO2，增重的是CO2的質量，即為(188.38－187.50)g=0.88g，合0.88/44mol=0.02mol，實驗3：裝置D和G是檢驗和吸收SO2，增重的質量為SO2的質量，即為(374.24－373.60)g=0.64g，合0.64/64mol=0.01mol，因此SO2、CO2、CO的物質的量之比為0.01：0.02：0.01=1：2：1，即三中氣體的系數為1、2、1，根據原子守恒，此反應方程式為2CaSO4＋3CCaS＋CaO＋SO2↑＋2CO2↑＋CO↑；（5）加入飽和碳酸鈉溶液，產生的沉淀是CaCO3，需要過濾、洗滌、干燥、稱量，根據鈣元素守恒，即硫化鈣中n(Ca2＋)=m2/100mol，硫化鈣中硫的物質的量為(m1－)/32mol，兩者物質的量之比為。