Question

廣西有大量的石灰石，為了測定某地石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)，且不溶于水），某興趣小組的同學(xué)設(shè)計了三個實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行了如下探究：
方案I：①稱取石灰石樣品10g②高溫煅燒至質(zhì)量不再改變，然后把剩余固體放在密閉干燥的容器中冷卻至室溫，稱得剩余固體質(zhì)量為6.04g．
方案Ⅱ：①稱取石灰石樣品10g  ②加入足量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀鹽酸100g，使碳酸鈣完全溶解  ③過濾后在濾液中加入過量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的碳酸鈉溶液150g④將步驟③中的沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質(zhì)量為9g．
方案Ⅲ：①稱取石灰石樣品lO g②加入足量的稀鹽酸，使碳酸鈣全部溶解
③用導(dǎo)管將生成的氣體通入澄清石灰水（過量）  ④將步驟③中生成的沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質(zhì)量為8.8g．
根據(jù)上述回答問題：
（1）在方案I中冷卻剩余固體為什么要在密閉干燥的容器中進(jìn)行？
（2）某同學(xué)根據(jù)方案I計算碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過程如下：設(shè)石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量為X，則
CaCO₃ CaO+CO₂↑
100         56
x         6.04g
   x=lO．78g 
CaCO₃%=×100%=107.8%
以上解法得出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過100%，造成計算結(jié)果錯誤的原因是______，正確的計算結(jié)果是______．
（3）方案Ⅱ中求碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，下列數(shù)據(jù)不需要的是______（填序號）．
A．10%、100g    B．10g    C．15%、150g    D．9g
（4）通過對三個方案中的碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算可知，方案Ⅲ計算得出的碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)要比方案工和方案Ⅱ低，你認(rèn)為其中可能的原因是下面的______（填序號）．
A．生成的二氧化碳有部分溶于水    B．導(dǎo)管中仍有部分二氧化碳未排出．
C．生成的沉淀不應(yīng)該洗滌和干燥    D．稀鹽酸不應(yīng)加足量
（5）請你另外設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案，測定石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（提示：可以從求雜質(zhì)的角度來分析）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)石灰水高溫煅燒后生成物的性質(zhì)解答；
（2）根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量，可求參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量，從而可求石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）根據(jù)求碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)所需數(shù)據(jù)來解答；
（4）方案Ⅲ是根據(jù)生成碳酸鈣質(zhì)量來計算石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中生成二氧化碳質(zhì)量是關(guān)鍵；
（3）根據(jù)雜質(zhì)不參加反應(yīng)，且不溶于水，來設(shè)計實(shí)驗(yàn)．
解答：解：
（1）石灰石高溫煅燒后生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣能吸收空氣中的水分，冷卻時要在密閉干燥容器中進(jìn)行；
（2）因?yàn)槭Ｓ喙腆w質(zhì)量6.04g包含了雜質(zhì)質(zhì)量，所以得出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過100%；
生成二氧化碳質(zhì)量=10g-6.04g=3.96g，
設(shè)生成3.96g二氧化碳，需碳酸鈣質(zhì)量為x
CaCO₃ CaO+CO₂↑
100              44
x                3.96g
      x=9g
CaCO₃%=×100%=90%
（3）方案Ⅱ是：碳酸鈣與過量稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，氯化鈣和過量碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，生成碳酸鈣的質(zhì)量等于石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量，其中只需知道稀鹽酸與碳酸鈉過量即可，不需知道具體數(shù)據(jù)，故選AC；
（4）方案Ⅲ是：根據(jù)生成的二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣質(zhì)量來計算石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而二氧化碳溶于水且導(dǎo)管中仍有部分二氧化碳未導(dǎo)出，計算得出的碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)要比方案工和方案Ⅱ低，故選AB；
（5）雜質(zhì)不參與反應(yīng)，且不溶于水設(shè)計實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)步驟：①稱取石灰石樣品W₁g； ②加入足量的鹽酸，使碳酸鈣全部溶解；③過濾、洗滌、干燥，稱量不溶物（即雜質(zhì)）的質(zhì)量為W₂g；④根據(jù)（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故答案為：
（1）因?yàn)槭Ｓ喙腆w中的氧化鈣能吸收空氣中的水分
（2）剩余固體質(zhì)量6.04g包括了雜質(zhì)的質(zhì)量；90%；
（3）AC；
（4）AB；
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：①稱取石灰石樣品W₁g； ②加入足量的鹽酸，使碳酸鈣全部溶解；③過濾、洗滌、干燥，稱量不溶物（即雜質(zhì)）的質(zhì)量為W₂g；④根據(jù)（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評：本題是運(yùn)用化學(xué)中的基本思想質(zhì)量守恒思想，通過歸納碳酸鈣在不同變化過程中相同點(diǎn)和不同點(diǎn)有效地尋找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系以及融合點(diǎn)和嫁接點(diǎn)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力．