Question

【題目】某實驗小組的同學(xué)用氯化鈣粉末、碳酸鈉粉末、粒狀大理石、稀鹽酸、稀硫酸這幾種藥品，探究哪兩種藥品適合在實驗室制取CO2。請你參與下列的探究并回答問題。

【資料卡片】硫酸鈣微溶于水，易在碳酸鈣表面形成一層隔膜。

【提出問題】上述的酸和碳酸鹽的反應(yīng)是否適合在實驗室制取CO2？

【方案設(shè)計】小紅認為可選用稀硫酸、氯化鈣反應(yīng)制得CO2，小江認為不可能，小江的理由是_____________________。大家經(jīng)過討論后，設(shè)計了如下三個實驗進行對比分析。

【實驗與結(jié)論】(1)請你填寫實驗報告中①、②處的內(nèi)容。

實驗	實驗現(xiàn)象	實驗分析、結(jié)論
A	劇烈反應(yīng)，急速放出大量氣泡	反應(yīng)速率過快，氣體不便收集，不宜于實驗室制取二氧化碳
B	產(chǎn)生氣泡，速率迅速減慢，隨后反應(yīng)幾乎停止	無法持續(xù)產(chǎn)生CO2，不能用于實驗室制取CO2
C	現(xiàn)象：__________________	反應(yīng)速率適中，氣體便于收集

(2)根據(jù)探究結(jié)論，適合在實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)方程式為_______________。

(3)分析：實驗室不能用實驗B制取二氧化碳的原因是________________。

【拓展與遷移】(1)由上述探究可知，在確定實驗室制取氣體的反應(yīng)原理時，要考慮諸多因素，例如反應(yīng)速率要適中，便于收集等。請你再寫出一種需要考慮的因素：_________。

(2)以下是某研究小組探究影響反應(yīng)速率部分因素的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。

通過實驗①和②對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率與______________有關(guān)；從實驗③和④對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系是：___________________。

(3)某課外活動小組為測定當?shù)厥�灰石中含碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，取來了一些礦石，并取稀鹽酸200g，平均分成4份，進行實驗，結(jié)果如下：

實驗	1	2	3	4
加入樣品的質(zhì)量/g	5	10	15	20
生成CO2的質(zhì)量/g	1.54	3.08	4.4	m

①哪幾項反應(yīng)中鹽酸有剩余_____________；②上表中m的數(shù)值是__________________；

③試計算這種石灰石礦中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為_________。

Answer 1

【答案】 反應(yīng)物中不含有碳元素 產(chǎn)生大量的汽包 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 反應(yīng)生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面 經(jīng)濟、環(huán)保、操作簡單可行(合理給分) 溶液濃度 溫度越高反應(yīng)速度越快 1、2 4.4 【答題空10】70%

【解析】【方案設(shè)計】根據(jù)反應(yīng)物中都不含有碳元素分析解答；【實驗與結(jié)論】(1)根據(jù)稀鹽酸和大理石中的碳酸鈣反應(yīng)能夠產(chǎn)生氣泡，速率適中且持久分析解答；(2)根據(jù)稀鹽酸和大理石反應(yīng)產(chǎn)生氯化鈣、水和二氧化碳解答；(3)根據(jù)稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行解答；【拓展與遷移】(1)根據(jù)反應(yīng)要綠色環(huán)保、經(jīng)濟、操作簡便等方面分析解答；(2)根據(jù)控制變量法分析解答；(3) ①取稀鹽酸200g，平均分成4份進行實驗，每次實驗使用稀鹽酸50g；根據(jù)實驗結(jié)果數(shù)據(jù)表，5g石灰石完全反應(yīng)可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量=1.54g×3=4.62，而實驗中僅放出4.4g二氧化碳，說明第三次加入樣品時石灰石沒有完全反應(yīng)，沒有完全反應(yīng)是由于稀鹽酸不足；而第3次實驗中加入樣品后生成的二氧化碳質(zhì)量增加，所以可以判斷前兩次實驗中鹽酸有剩余，可以據(jù)此解答該題；②根據(jù)①中的分析可以知道，第3次中鹽酸量不足，所以第4次加入的樣品不能再反應(yīng)，生成的氣體仍為4.4g，可以據(jù)此解答；③根據(jù)上述分析可以知道第一次加入的石灰石中的碳酸鈣完全反應(yīng)，所以可以根據(jù)第一次實驗中生成的二氧化碳的質(zhì)量結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算出生成的碳酸鈣的質(zhì)量，然后可以計算出石灰石的質(zhì)量分數(shù)。【方案設(shè)計】小紅認為可選用稀硫酸、氯化鈣反應(yīng)制得CO2，小江認為不可能，小江的理由是稀硫酸、氯化鈣中都不含有碳元素；實驗與結(jié)論】(1)C實驗是稀鹽酸與粒狀大理石反應(yīng)，該實驗的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的汽泡；(2) 稀鹽酸和大理石反應(yīng)產(chǎn)生氯化鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；(3)分析：實驗室不能用實驗B制取二氧化碳的原因是稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行；【拓展與遷移】(1) 需要考慮的因素：經(jīng)濟、環(huán)保、操作簡單可行等；(2) 通過實驗①和②對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率與溶液濃度有關(guān)；從實驗③和④對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系是：溫度越高反應(yīng)速度越快；(3) ①取稀鹽酸200g，平均分成4份進行實驗，每次實驗使用稀鹽酸50g；根據(jù)實驗結(jié)果數(shù)據(jù)表，5g石灰石完全反應(yīng)可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量=1.54g×3=4.62，而實驗中僅放出4.4g二氧化碳，說明第三次加入樣品時石灰石沒有完全反應(yīng)，沒有完全反應(yīng)是由于稀鹽酸不足；而第3次實驗中加入樣品后生成的二氧化碳質(zhì)量增加，所以可以判斷前兩次實驗中鹽酸有剩余；②根據(jù)①中的分析可以知道，第3次中鹽酸量不足，所以第4次加入的樣品不能再反應(yīng)，生成的氣體仍為4.4g，，故上表中m的數(shù)值是4.4；③設(shè)生成1.54g二氧化碳時碳酸鈣的質(zhì)量為x。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100 44

x 1.54g

x=3.5g

所以石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為： ×100%=70%

答：石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為70%。