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．
【實驗一】探究影響石頭紙與鹽酸反應快慢的因素
（1）甲、乙兩同學設計實驗如下：

	甲	乙
實驗過程
現象	試管①、②、③中產生氣泡快慢的順序為：①＞②＞③．	/
分析結論	Ⅰ碳酸鈣與稀鹽酸反應的化學方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O； Ⅱ對比甲同學實驗①②可知，鹽酸越濃，化學反應的速度越快； Ⅲ對比甲同學實驗②③（填實驗序號）可知，反應物的接觸面積越大，反應速率越快． Ⅳ乙同學的實驗中，應該連續(xù)記錄的實驗數據是時間 和錐形瓶及藥品的質量．

【實驗二】測定石頭紙中碳酸鈣的質量分數
提示：石頭紙中其他成分均不與鹽酸反應，也不溶于水．
（2）甲組同學：圖甲Ⅰ為石頭紙與稀鹽酸反應的裝置，圖甲Ⅱ用于測量通常狀況下CO₂的體積．

①實驗前首先要良好；
②圖甲Ⅱ裝置中油層的作用是防止二氧化碳溶于水；
③反應完成后，先調節(jié)量氣管高度，使兩側液面相平（填具體操作），然后才能準確讀得量氣管中的CO₂的體積．
④根據V CO₂和ρCO₂計算出CO₂的質量，計算碳酸鈣質量．
（3）乙組同學：均勻稱取四份樣品分別和稀鹽酸反應，用電子天平及有關裝置，得出二氧化碳質量，實驗數據記錄如表．

	第1份	第2份	第3份	第4份
取樣品質量（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
產生氣體的質量（g）	0.88	1.76	2.20	m

通過對數據的分析和比較，回答下列有關問題：
①在第鹽酸份樣品的實驗中，樣品中碳酸鈣完全反應了；．
②m的值為2.20
③請在坐標圖乙中畫出在6.25g樣品中不斷加入的稀鹽酸的體積與產生氣體質量的圖象．
④石頭紙樣品中碳酸鈣的質量分數是多少？（請寫出計算過程）80%．

Answer 1

分析 【實驗一】（1）根據碳酸鈣和鹽酸反應原理書寫方程式，并據實驗現象、結論相互結合分析解答；
【實驗二】（2）根據檢查裝置氣密性的方法、二氧化碳的溶解性及可與水反應的性質分析解答，并據裝置特點分析；
（3）①第1份和第2份比較可以發(fā)現，當稀鹽酸的質量增加時，氣體的質量也在增加，說明第1份中碳酸鈣沒有完全反應，稀鹽酸完全反應；
②根據表格中數據分析，當石灰石樣品一定時，稀鹽酸和產生二氧化碳的質量關系為10g：0.88g，據此進行分析判斷；
③找出起點、最大值、折點、曲線的走勢，畫出圖象即可；
④根據題意，6.25g石灰石樣品與稀鹽酸完全反應產生二氧化碳的質量為2.2g，據此可以計算出參加反應的碳酸鈣的質量，進而可以計算出碳酸鈣的質量分數；

解答 【實驗一】（1）Ⅰ、碳酸鈣和鹽酸反應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、對比甲同學實驗①②可知，鹽酸的質量分數越大，則反應速度越快；
Ⅲ、②這粉末狀石頭紙比③中團狀石頭紙反應快，說明反應物的接觸面積越大，反應速率越快；
Ⅳ、乙同學的實驗可通過稱量錐形瓶及藥品的質量隨時間變化判斷反應速率，或稱量生成二氧化碳的質量；
【實驗二】（2）①根據裝置特點，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，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，使測量結果更準確；
③反應停止后，上下移動量氣管使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，測量此時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，當稀鹽酸的質量增加時，氣體的質量也在增加，說明第1份中碳酸鈣沒有完全反應，稀鹽酸完全反應；
②第1份放出二氧化碳的質量0.88g，說明每加入10mL稀鹽酸與碳酸鈣完全反應，產生二氧化碳的質量為0.88g；第2份加入20mL鹽酸，是第一份稀鹽酸質量的2倍，產生二氧化碳的質量為1.76g，也是第一份產生氣體質量的2倍；而第三份加入30mL鹽酸，產生二氧化碳的質量為2.2g，小于第一份產生氣體的質量的3倍（0.88g×3=2.56g），說明碳酸鈣此時完全反應，稀鹽酸有剩余，則第四份鹽酸不反應．觀察生成二氧化碳氣體的記錄，都保留小數點兩位數字，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生氣體質量的關系圖，找出起點、最大值、折點、曲線的走勢，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，產生二氧化碳的質量為0.88g；則生成2.2g二氧化碳，需要25mL稀鹽酸，此時二者恰好反應，隨著稀鹽酸量的增多，二氧化碳的量也不再增加；
④設參加反應的碳酸鈣的質量為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量分數為：$\frac{5g}{6.25g}$×100%=80%
答：石頭紙樣品中碳酸鈣的質量分數為80%．
故答案為：（1）Ⅰ、CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；Ⅱ、鹽酸越濃（溶質的質量分數越大）；Ⅲ、②③；快；Ⅳ、時間；錐形瓶及藥品的質量或二氧化碳的質量；
（2）①良好；②防止二氧化碳溶于水、與水反應或隔絕二氧化碳與水；③調節(jié)量氣管高度，使兩側液面相平；
（3）①鹽酸；②2.20；③圖象如下：
 
；④80%．

點評 本題考查知識點多，思維跨度大，既考查了實驗室制取氫氣、氧氣反應原理、裝置選取，又考查學生對物質的性質、實驗探究和分析能力，及對數據的分析應用能力、利用化學方程式的綜合計算，合理使用數據、靈活運用化學方程式的計算，綜合分析和解決實際問題是正確解答此類題的關鍵，有一定難度．