Question

16．善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法．2015年8月12日天津瑞海公司危化品仓库发生特大火灾爆炸事故．据媒体报道，爆炸点附近看到一疑似危化品残留物，消防队员倒水后，会发生剧烈反应，随后发生燃烧，伴随出较大爆炸声．经确认，该物质叫“电石”，主要成分是碳化钙（CaC₂）．某探究小组对此产生了兴趣．
Ⅰ定性探究：
【提出问题】电石遇水为什么会引起火灾？
【查阅资料】①碳化钙与水剧烈反应，生成一种可燃性气体和一种白色固体．
②乙炔（C₂H₂）气体难溶于水，燃烧时伴有大量黑烟．
③电石中的杂质为氧化钙等，氧化钙俗名生石灰，会与水反应生成氢氧化钙．
【猜想假设】甲同学对碳化钙与水反应的生成物作出如下猜想：
可燃性气体可能是：①氢气    ②氧气      ③乙炔
白色固体可能是：A．氧化钙  B．氢氧化钙  C．碳酸钙
（1）你认为作出甲同学猜想的依据是化学反应前后，元素种类不变．
（2）其他同学讨论后认为生成的气体不可能是②（填①②③序号），理由是氧气不具有可燃性．
【实验探究】
步骤1：取适量电石加入足量水，收集生成的气体，验纯后点燃，气体燃烧，伴有大量黑烟，说明碳化钙与水反应产生的气体是C₂H₂．
步骤2：将步骤1所得固液混合物静置，取上层清液于试管中，通入CO₂气体，液体变浑浊，说明碳化钙与水反应产生的固体是Ca（OH）₂．
【反思交流】步骤2取上层清液即可以检验出电石与水反应后固体成分，是因为该固体氢氧化钙微溶于水．
Ⅱ定量探究：
设计如下实验，测定电石试样的纯度．先用电子天平（精确到0.01g）称取电石试样1.60g、锥形瓶和水的质量为195.00g，再将试样加入锥形瓶中，反应过程中每隔相同时间测得的数据如下表：

锥形瓶、水、试样总质量/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）小组同学讨论后认为不需要第6次读数，理由是因为4、5两次质量恒定，反应已结束．
（2）根据以上数据，计算电石试样的纯度．（写计算过程）

Answer 1

分析 I定性探究
【猜想假设】根据质量守恒定律反应前后元素的种类不变及氧气不具有可燃性、氧化钙遇到水会产生氢氧化钙分析；
【实验探究】根据信息结合实验的现象分析产物的成分；根据氢氧化钙的性质分析实验；
【反思交流】根据氢氧化钙的性质以及现象分析；
Ⅱ定量探究
（1）反应在第四次读数时已经结束；
（2）根据反应方程式计算，可解答试样的纯度；

解答 解：【猜想假设】反应物中含有Ca、C、O、H四种元素，根据质量守恒定律反应前后元素的种类不变，所以推测气体可能是氧气、氢气或乙炔（C₂H₂）；但由于氧气不具有可燃性，故不可能是氧气；
因为氧化钙遇到水会产生氢氧化钙，所以白色固体不可能是氧化钙；
【实验探究】（1）资料中乙炔（C₂H₂）燃烧时伴有大量黑烟，而氢气燃烧不会产生黑烟，因此电石与水反应产生的气体是乙炔；
（2）二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，通入CO₂气体，液体变浑浊，说明液体中含有氢氧化钙，故碳化钙与水反应产生的固体是氢氧化钙；
【反思交流】因为氢氧化钙是微溶于水的，可以用碳化钙与水反应产生清液即可以检验出电石与水反应后固体成分．
Ⅱ定量探究
（1）第4、5次实验读数相同，表明锥形瓶内质量已达恒重，反应进行完全，说明反应在第四次读数时已经结束，
（3）设试样中碳化钙的质量为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
所以纯度为：$\frac{1.28g}{1.60g}$×100%=80%，
 故答案为：电石试样的纯度为80%．
故答案为：
【猜想假设】（1）化学反应前后，元素种类不变；
（2）②；气体不可能是氧气，因为氧气不具有可燃性；
【实验探究】步骤1：C₂H₂（乙炔）
步骤2：Ca（OH）₂（氢氧化钙）
【反思交流】氢氧化钙微溶于水（其他合理答案也可）
Ⅱ定量探究
（1）因为4、5两次质量恒定，反应已结束（其他合理答案也可）
（2）80%．

点评 本题属于信息题的考查，可以依据题目提供的信息结合相关的知识进行分析得出结论，难度适中．