生石膏化学式及热重曲线AB段成因解析

某化学小组为了测定生石膏的组成（CaSO₄·xH₂O），即测定x的值，做了如下实验：将含结晶水的硫酸钙放在坩埚中加热，加热前和加热后都进行称量。随着实验次数的增加，加热的时间不断延长。他们在实验中将数据整理如下，并利用数据绘制成图象（图象略）。请回答：

（1）利用实验数据，通过计算推断出生石膏的化学式。

（2）通过计算解释图象中产生AB段的原因。

参考答案：

（1）由实验数据可知，加热前固体质量为3.44 g，加热后最终固体质量为2.72 g，质量差为0.72 g，即结晶水的质量。设生石膏的化学式为CaSO₄·xH₂O，则：

CaSO₄·xH₂O → CaSO₄ + xH₂O

136 + 18x 136 18x

3.44 g 2.72 g 0.72 g

根据题意，有：

(136 + 18x) / 3.44 = 136 / 2.72

解得：x = 2

所以生石膏的化学式为CaSO₄·2H₂O。

（2）图象中AB段表示加热过程中固体质量保持不变。这是因为生石膏（CaSO₄·2H₂O）受热时，先失去部分结晶水生成熟石膏（2CaSO₄·H₂O），反应方程式为：

2CaSO₄·2H₂O → 2CaSO₄·H₂O + 3H₂O

在AB段，固体成分是2CaSO₄·H₂O，其质量不再随时间变化，因此出现一平台。继续加热，熟石膏进一步失去结晶水生成无水硫酸钙（CaSO₄），质量再次下降，对应BC段。

解析：本题通过热重分析测定结晶水合物组成，考查根据实验数据计算化学式及理解热重曲线平台的含义。AB段对应生成稳定中间产物熟石膏的阶段。