Question

16．某中學(xué)學(xué)習(xí)小組考察過溶洞后，為溶洞中形態(tài)各異的石筍和鐘乳石而驚嘆，決定設(shè)計和實施簡單的實驗--模擬溶洞的“形成”．從教材上查得如下資料：相對原子質(zhì)量：Ca-40  H-1  O-16
溶洞都分布在石灰?guī)r組成的山地中，石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂
溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃+CO₂↑+H₂O
洞頂?shù)乃�在慢慢向下滲透時，水中的碳酸氫鈣發(fā)生上述反應(yīng)，有的沉積在洞頂，有的沉積在洞底，日積月累，洞頂?shù)男纬社娙槭�，洞底的形成石筍，當(dāng)鐘乳石與石筍相連時就形成石柱
（1）他們設(shè)計并完成了模擬溶洞“形成”的實驗．其實驗過程如圖1，試回答：實現(xiàn)轉(zhuǎn)化①需要通人足量的氣體A，A的化學(xué)式是CO₂；B溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式是Ca（HCO₃）₂；實現(xiàn)轉(zhuǎn)化②，通常采用的基本操作方法是加熱．
（2）他們用采集的石灰?guī)r樣品進行相關(guān)實驗．將采集到的樣品用水沖洗后晾干，稱取20.00g樣品平均分成兩份，分別與足量相同質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸反應(yīng)進行下列測定（如圖2），經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到釋放出二氧化碳的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系圖（如圖3）．

①圖l所示實驗中數(shù)據(jù)記錄紙上應(yīng)該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量） 和計時器示數(shù)（或反應(yīng)時間）．
②由圖2中曲線可以看出，固體物質(zhì)與液體物質(zhì)反應(yīng)，當(dāng)其他條件相同時，接觸面積越大，其反應(yīng)速率越快．
③試求樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)（假設(shè)樣品中其他雜質(zhì)不參加反應(yīng)，不考慮水、氯化氫逸出）．

Answer 1

分析 （1）由圖示的現(xiàn)象和提供的信息，根據(jù)CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂、Ca（HCO₃）₂=CaCO₃+CO₂↑+H₂O分析；
（2）①結(jié)合題干、圖1和圖2中的量，可以得到本小題的答案；
②由圖2中的圖象對比可以得出本小題的答案；
③由石灰石的質(zhì)量和圖2中所示的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）由圖中不溶性的碳酸鈣經(jīng)轉(zhuǎn)化①變成可溶性的，結(jié)合題干中的信息“石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂”可知，氣體A是二氧化碳，其化學(xué)式為：CO₂；
B中的溶質(zhì)是碳酸氫鈣，其化學(xué)式為：Ca（HCO₃）₂；
由圖中可溶性的碳酸氫鈣經(jīng)轉(zhuǎn)化②變成不溶性的碳酸鈣，結(jié)合題干中提供的信息“溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O”可知能實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的方法有加熱或減壓，兩方法中加熱是通常采用的基本操作方法，
故答案為：CO₂；Ca（HCO₃）₂；加熱；
（2）①結(jié)合圖2所示的兩個量可知圖1中實驗中數(shù)據(jù)記錄紙上應(yīng)該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是電子天平示數(shù)和計時器示數(shù)，
故答案為：電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量）；計時器示數(shù)（或反應(yīng)時間）；
②由圖2所示的圖象可知：在反應(yīng)結(jié)束前某一溫度時，粉末狀的石灰?guī)r產(chǎn)生的二氧化碳多，是由于粉末狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積大，因此反應(yīng)速率快；塊狀的石灰?guī)r產(chǎn)生的二氧化碳少，是由于塊狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積小，因此反應(yīng)速率慢，
故答案為：大；快；
 ③解：稱取20.00g樣品平均分成兩份，每份的質(zhì)量為：$\frac{20.00g}{2}$=10.00g，
設(shè)每份樣品中CaCO₃的質(zhì)量為x，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                   3.30g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{3.30g}$
則：x=$\frac{100×3.30g}{44}$=7.50g，
樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{7.50g}{10.00g}$×100%=75.0%，
答：樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為75.0%．

點評 本題主要考查分析和應(yīng)用信息解答實際問題的能力、影響反應(yīng)速率的因素和有關(guān)化學(xué)方程式的計算，題目難度中等，要結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律進行綜合分析，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>