Question

（12分）一水草酸鈣（CaC2O4·H2O）可用作分離稀有金屬的載體。其制備方法如下：

步驟I：用精制氯化鈣稀溶液與草酸溶液共熱反應(yīng)，過濾，將固體溶于熱鹽酸中。

步驟Ⅱ：加氨水反應(yīng)得一水草酸鈣沉淀，過濾，熱水洗滌，在105℃干燥得產(chǎn)品。

（1）寫出步驟Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的化學方程式 。

（2）已知CaC2O4·H2O的Ksp = 2.34×10－9，為使步驟Ⅱ溶液中c(C2O42－)≤1×10－5 mol·L－1，c(Ca2+)的范圍為 。

（3）為研究一水草酸鈣的熱分解性質(zhì)，進行如下實驗：準確稱取36.50g樣品加熱，樣品的固體殘留率（）隨溫度的變化如下圖所示。

①300℃時殘留固體的成分為，900℃時殘留固體的成分為。

②通過計算求出500℃時固體的成分及質(zhì)量。（寫出計算過程）

 

Answer 1

（1）H2C2O4+CaCl2+2NH3?H2O=CaC2O4?H2O↓+2NH4Cl+H2O；（2）≥2.34×10-4mol/L；

（3）①CaC2O4；CaO;②500℃時殘留固體的成分為CaC2O4和CaCO3的混合物；樣品中CaC2O4?H2O的物質(zhì)的量為n(CaC2O4?H2O)=36. 50g/146g/ mol=0.25mol；設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的的物質(zhì)的量分別是xmol和ymol,根據(jù)500℃時固體總質(zhì)量，可得128x+100y=36. 50g×76.16%；根據(jù)Ca元素守恒，可得x+y=0.25.解放出組可得x=0.1，y=0.15 。m(CaC2O4)=0.1mol×128g/mol=12.8g；m(CaCO3)= 0.15mol×100g/mol=15.0g。

【解析】

試題分析：在步驟I得到精制H2C2O4和CaCl2，然后向該溶液中加入濃氨水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一水合草酸鈣。發(fā)生該反應(yīng)的方程式是：H2C2O4+CaCl2+2NH3?H2O=CaC2O4?H2O↓+2NH4Cl+H2O；（2）由于CaC2O4·H2O的Ksp = c(C2O42－)×c(Ca2+)=2.34×10－9，所以為使步驟Ⅱ溶液中c(C2O42－)≤1×10－5 mol·L－1，c(C2O42－)×c(Ca2+)≥2.34×10－9，(Ca2+)>2.34×10－9÷1×10－5 mol/L =2.34×10－4mol/L。即c(Ca2+)的范圍為≥2.34×10-4mol/mol；（3）CaC2O4·H2O 可能發(fā)生的分解反應(yīng)是：CaC2O4·H2OCaC2O4·H2O,146g CaC2O4·H2O完全分解產(chǎn)生128g CaC2O4, 樣品的固體殘留率是（128g÷146g）×100%=87.67%，所以在300℃時殘留固體的成分為CaC2O4；CaC2O4·H2OCaCO3+CO↑+ H2O, 樣品的固體殘留率是（100g÷146g）×100%=68.49%， CaC2O4·H2OCaO+CO2↑+CO↑+H2O。(56g÷146g) ×100%=38.36%，所以在900℃時殘留固體的成分為CaO；由于在500℃時固體殘留率是87.67%，>76.16%>68.49%；所以固體中應(yīng)該含有的CaC2O4和CaCO3。樣品中CaC2O4?H2O的物質(zhì)的量為n(CaC2O4?H2O)=36. 50g/146g/ mol=0.25mol；設(shè)混合物中CaC2O4和CaCO3的的物質(zhì)的量分別是xmol和ymol,根據(jù)500℃時固體總質(zhì)量，可得128x+100y=36. 50g×76.16%；根據(jù)Ca元素守恒，可得x+y=0.25.解放出組可得x=0.1，y=0.15 。m(CaC2O4)=0.1mol×128g/mol=12.8g；m(CaCO3)= 0.15mol×100g/mol=15.0g。

考點：考查溫度對物質(zhì)分解產(chǎn)物成分的影響、溶度積常數(shù)的應(yīng)用、物質(zhì)化學性質(zhì)的方程式表示、混合物中各組分含量的計算的知識。