Question

19．環(huán)保石頭紙的主要成分為碳酸鈣，加入適量聚乙烯和少量膠合劑．
【實(shí)驗(yàn)一】探究影響石頭紙與鹽酸反應(yīng)快慢的因素
（1）甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：

	甲	乙
實(shí)驗(yàn)過程
現(xiàn)象	試管①、②、③中產(chǎn)生氣泡快慢的順序?yàn)椋孩伲劲冢劲郏?/TD>	/
分析結(jié)論	Ⅰ碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O； Ⅱ?qū)Ρ燃淄瑢W(xué)實(shí)驗(yàn)①②可知，鹽酸越濃，化學(xué)反應(yīng)的速度越快； Ⅲ對(duì)比甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)②③（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）可知，反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快． Ⅳ乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該連續(xù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是時(shí)間 和錐形瓶及藥品的質(zhì)量．

【實(shí)驗(yàn)二】測(cè)定石頭紙中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
提示：石頭紙中其他成分均不與鹽酸反應(yīng)，也不溶于水．
（2）甲組同學(xué)：圖甲Ⅰ為石頭紙與稀鹽酸反應(yīng)的裝置，圖甲Ⅱ用于測(cè)量通常狀況下CO₂的體積．

①實(shí)驗(yàn)前首先要良好；
②圖甲Ⅱ裝置中油層的作用是防止二氧化碳溶于水；
③反應(yīng)完成后，先調(diào)節(jié)量氣管高度，使兩側(cè)液面相平（填具體操作），然后才能準(zhǔn)確讀得量氣管中的CO₂的體積．
④根據(jù)V CO₂和ρCO₂計(jì)算出CO₂的質(zhì)量，計(jì)算碳酸鈣質(zhì)量．
（3）乙組同學(xué)：均勻稱取四份樣品分別和稀鹽酸反應(yīng)，用電子天平及有關(guān)裝置，得出二氧化碳質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表．

	第1份	第2份	第3份	第4份
取樣品質(zhì)量（g）	6.25	6.25	6.25	6.25
取稀鹽酸的體積（mL）	10.0	20.0	30.0	40.0
產(chǎn)生氣體的質(zhì)量（g）	0.88	1.76	2.20	m

通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和比較，回答下列有關(guān)問題：
①在第鹽酸份樣品的實(shí)驗(yàn)中，樣品中碳酸鈣完全反應(yīng)了；．
②m的值為2.20
③請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖乙中畫出在6.25g樣品中不斷加入的稀鹽酸的體積與產(chǎn)生氣體質(zhì)量的圖象．
④石頭紙樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）80%．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)一】（1）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)原理書寫方程式，并據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論相互結(jié)合分析解答；
【實(shí)驗(yàn)二】（2）根據(jù)檢查裝置氣密性的方法、二氧化碳的溶解性及可與水反應(yīng)的性質(zhì)分析解答，并據(jù)裝置特點(diǎn)分析；
（3）①第1份和第2份比較可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稀鹽酸的質(zhì)量增加時(shí)，氣體的質(zhì)量也在增加，說明第1份中碳酸鈣沒有完全反應(yīng)，稀鹽酸完全反應(yīng)；
②根據(jù)表格中數(shù)據(jù)分析，當(dāng)石灰石樣品一定時(shí)，稀鹽酸和產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量關(guān)系為10g：0.88g，據(jù)此進(jìn)行分析判斷；
③找出起點(diǎn)、最大值、折點(diǎn)、曲線的走勢(shì)，畫出圖象即可；
④根據(jù)題意，6.25g石灰石樣品與稀鹽酸完全反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為2.2g，據(jù)此可以計(jì)算出參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而可以計(jì)算出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 【實(shí)驗(yàn)一】（1）Ⅰ、碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和水和二氧化碳，配平即可，方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
Ⅱ、對(duì)比甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)①②可知，鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，則反應(yīng)速度越快；
Ⅲ、②這粉末狀石頭紙比③中團(tuán)狀石頭紙反應(yīng)快，說明反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
Ⅳ、乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)可通過稱量錐形瓶及藥品的質(zhì)量隨時(shí)間變化判斷反應(yīng)速率，或稱量生成二氧化碳的質(zhì)量；
【實(shí)驗(yàn)二】（2）①根據(jù)裝置特點(diǎn)，連接儀器，夾緊彈簧夾，向a中加入一定量的水，如果a、b中有穩(wěn)定的高度差，說明：裝置2（I）不漏氣，氣密性良好；
②二氧化碳能溶于水，且可與水反應(yīng)，圖2（Ⅱ）裝置中油層的作用是防止二氧化碳溶于水、與水反應(yīng)，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確；
③反應(yīng)停止后，上下移動(dòng)量氣管使反應(yīng)前后油層上方氣體壓強(qiáng)和外界大氣壓相同，測(cè)量此時(shí)排出水的體積即為生成二氧化碳的體積；
（3）①第1份和第2份比較可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稀鹽酸的質(zhì)量增加時(shí)，氣體的質(zhì)量也在增加，說明第1份中碳酸鈣沒有完全反應(yīng)，稀鹽酸完全反應(yīng)；
②第1份放出二氧化碳的質(zhì)量0.88g，說明每加入10mL稀鹽酸與碳酸鈣完全反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為0.88g；第2份加入20mL鹽酸，是第一份稀鹽酸質(zhì)量的2倍，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為1.76g，也是第一份產(chǎn)生氣體質(zhì)量的2倍；而第三份加入30mL鹽酸，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為2.2g，小于第一份產(chǎn)生氣體的質(zhì)量的3倍（0.88g×3=2.56g），說明碳酸鈣此時(shí)完全反應(yīng)，稀鹽酸有剩余，則第四份鹽酸不反應(yīng)．觀察生成二氧化碳?xì)怏w的記錄，都保留小數(shù)點(diǎn)兩位數(shù)字，故m的值為2.20；
③要畫出在6.25g樣品中加入稀鹽酸的體積與產(chǎn)生氣體質(zhì)量的關(guān)系圖，找出起點(diǎn)、最大值、折點(diǎn)、曲線的走勢(shì)，畫出圖象即可，由②分析可知：每加入10mL稀鹽酸與碳酸鈣完全反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為0.88g；則生成2.2g二氧化碳，需要25mL稀鹽酸，此時(shí)二者恰好反應(yīng)，隨著稀鹽酸量的增多，二氧化碳的量也不再增加；
④設(shè)參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量為x．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                  44
x                                    2.20g
    $\frac{100}{44}$=$\frac{x}{2.2g}$
   x=5g
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5g}{6.25g}$×100%=80%
答：石頭紙樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
故答案為：（1）Ⅰ、CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；Ⅱ、鹽酸越濃（溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大）；Ⅲ、②③；快；Ⅳ、時(shí)間；錐形瓶及藥品的質(zhì)量或二氧化碳的質(zhì)量；
（2）①良好；②防止二氧化碳溶于水、與水反應(yīng)或隔絕二氧化碳與水；③調(diào)節(jié)量氣管高度，使兩側(cè)液面相平；
（3）①鹽酸；②2.20；③圖象如下：
 
；④80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查知識(shí)點(diǎn)多，思維跨度大，既考查了實(shí)驗(yàn)室制取氫氣、氧氣反應(yīng)原理、裝置選取，又考查學(xué)生對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)探究和分析能力，及對(duì)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用能力、利用化學(xué)方程式的綜合計(jì)算，合理使用數(shù)據(jù)、靈活運(yùn)用化學(xué)方程式的計(jì)算，綜合分析和解決實(shí)際問題是正確解答此類題的關(guān)鍵，有一定難度．