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是_______ (從A、B、C中選一種)。

（3）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：_____ ,C+O2CO2 是我們最熟悉的反應(yīng)，生成物也只有CO2，為什么在實驗室我們不利用碳的燃燒來制取CO2，其主要原因是_________。（答出1條）

（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)。

實驗序號	H2O2溶 液濃度%	H2O2溶液體積/mL	溫度℃	MnO2的用量/g	收集氧氣的體積/mL	反應(yīng)所需 的時間/s
①	5	1	20	0.1	4	16.75
②	15	1	20	0.1	4	6.04
③	30	5	35		2	49.21
④	30	5	55		2	10.76

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)_________。(要有完整的計算過程)

Answer 1

【答案】反應(yīng)物中無碳元素 持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生氣泡 C 反應(yīng)不能進行到底 原料易得；操作簡單等（言之有理均可） 有氣體參加反應(yīng)不易收集，生成物有可能不止一種氣體（言之有理均可) 濃度 溫度越高反應(yīng)速度越快 （1）、（2） 4.4 70%

【解析】

方案設(shè)計：

由質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，稀硫酸、氯化鈣中不含碳元素，所以不能用稀硫酸和氯化鈣制取二氧化碳；

實驗與結(jié)論：

（1）若實驗C反應(yīng)速率適中，氣體便于收集，可觀察到的實驗現(xiàn)象是持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生氣泡；

（2）根據(jù)探究結(jié)論，適合在實驗室制取二氧化碳的是C；

（3）根據(jù)“硫酸鈣微溶于水，易在碳酸鈣表面形成一層隔膜”可知，實驗B制取二氧化碳的原因是硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣是一種微溶于水的物質(zhì)，會覆蓋在碳酸鈣表面阻止反應(yīng)進行，反應(yīng)不能進行到底；

拓展與遷移：

（1）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，反應(yīng)裝置簡約，反應(yīng)條件易控，反應(yīng)原料價廉等；碳不完全燃燒時，會生成一氧化碳。實驗室我們不利用碳的燃燒來制取CO2，其主要原因是有氣體參加反應(yīng)不易收集，生成物有可能不止一種氣體；

（2）通過實驗①和②對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率與溶液的濃度有關(guān)；從實驗③和④對比可知，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，所以可以判斷實驗1、2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，即m=4.4；

③設(shè)：5g石灰石礦中碳酸鈣的質(zhì)量為x 。

解得：x=3.5g

所以石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)=。

答：石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為70%。