Question

16．善于提出問題、探究問題和解決問題是學(xué)好化學(xué)的重要方法．2015年8月12日天津瑞海公司危化品倉庫發(fā)生特大火災(zāi)爆炸事故．據(jù)媒體報(bào)道，爆炸點(diǎn)附近看到一疑似�；�品殘留物，消防隊(duì)員倒水后，會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，隨后發(fā)生燃燒，伴隨出較大爆炸聲．經(jīng)確認(rèn)，該物質(zhì)叫“電石”，主要成分是碳化鈣（CaC₂）．某探究小組對此產(chǎn)生了興趣．
Ⅰ定性探究：
【提出問題】電石遇水為什么會(huì)引起火災(zāi)？
【查閱資料】①碳化鈣與水劇烈反應(yīng)，生成一種可燃性氣體和一種白色固體．
②乙炔（C₂H₂）氣體難溶于水，燃燒時(shí)伴有大量黑煙．
③電石中的雜質(zhì)為氧化鈣等，氧化鈣俗名生石灰，會(huì)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣．
【猜想假設(shè)】甲同學(xué)對碳化鈣與水反應(yīng)的生成物作出如下猜想：
可燃性氣體可能是：①氫氣    ②氧氣      ③乙炔
白色固體可能是：A．氧化鈣  B．氫氧化鈣  C．碳酸鈣
（1）你認(rèn)為作出甲同學(xué)猜想的依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)前后，元素種類不變．
（2）其他同學(xué)討論后認(rèn)為生成的氣體不可能是②（填①②③序號），理由是氧氣不具有可燃性．
【實(shí)驗(yàn)探究】
步驟1：取適量電石加入足量水，收集生成的氣體，驗(yàn)純后點(diǎn)燃，氣體燃燒，伴有大量黑煙，說明碳化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是C₂H₂．
步驟2：將步驟1所得固液混合物靜置，取上層清液于試管中，通入CO₂氣體，液體變渾濁，說明碳化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生的固體是Ca（OH）₂．
【反思交流】步驟2取上層清液即可以檢驗(yàn)出電石與水反應(yīng)后固體成分，是因?yàn)樵摴腆w氫氧化鈣微溶于水．
Ⅱ定量探究：
設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，測定電石試樣的純度．先用電子天平（精確到0.01g）稱取電石試樣1.60g、錐形瓶和水的質(zhì)量為195.00g，再將試樣加入錐形瓶中，反應(yīng)過程中每隔相同時(shí)間測得的數(shù)據(jù)如下表：

錐形瓶、水、試樣總質(zhì)量/g	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
	196.48	196.25	196.13	196.08	196.08

（1）小組同學(xué)討論后認(rèn)為不需要第6次讀數(shù)，理由是因?yàn)?、5兩次質(zhì)量恒定，反應(yīng)已結(jié)束．
（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電石試樣的純度．（寫計(jì)算過程）

Answer 1

分析 I定性探究
【猜想假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類不變及氧氣不具有可燃性、氧化鈣遇到水會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣分析；
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)信息結(jié)合實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析產(chǎn)物的成分；根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)；
【反思交流】根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)以及現(xiàn)象分析；
Ⅱ定量探究
（1）反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算，可解答試樣的純度；

解答 解：【猜想假設(shè)】反應(yīng)物中含有Ca、C、O、H四種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類不變，所以推測氣體可能是氧氣、氫氣或乙炔（C₂H₂）；但由于氧氣不具有可燃性，故不可能是氧氣；
因?yàn)檠趸�鈣遇到水會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣，所以白色固體不可能是氧化鈣；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）資料中乙炔（C₂H₂）燃燒時(shí)伴有大量黑煙，而氫氣燃燒不會(huì)產(chǎn)生黑煙，因此電石與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是乙炔；
（2）二氧化碳能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，通入CO₂氣體，液體變渾濁，說明液體中含有氫氧化鈣，故碳化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生的固體是氫氧化鈣；
【反思交流】因?yàn)闅溲趸�鈣是微溶于水的，可以用碳化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生清液即可以檢驗(yàn)出電石與水反應(yīng)后固體成分．
Ⅱ定量探究
（1）第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶內(nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全，說明反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束，
（3）設(shè)試樣中碳化鈣的質(zhì)量為X
CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+C₂H₂↑  
64                   26
X                    196.6g-196.08g=0.52g
$\frac{64}{X}=\frac{26}{0.52g}$
解得m=1.28g
所以純度為：$\frac{1.28g}{1.60g}$×100%=80%，
 故答案為：電石試樣的純度為80%．
故答案為：
【猜想假設(shè)】（1）化學(xué)反應(yīng)前后，元素種類不變；
（2）②；氣體不可能是氧氣，因?yàn)檠鯕獠痪哂锌扇夹裕?br />【實(shí)驗(yàn)探究】步驟1：C₂H₂（乙炔）
步驟2：Ca（OH）₂（氫氧化鈣）
【反思交流】氫氧化鈣微溶于水（其他合理答案也可）
Ⅱ定量探究
（1）因?yàn)?、5兩次質(zhì)量恒定，反應(yīng)已結(jié)束（其他合理答案也可）
（2）80%．

點(diǎn)評 本題屬于信息題的考查，可以依據(jù)題目提供的信息結(jié)合相關(guān)的知識進(jìn)行分析得出結(jié)論，難度適中．