Question

【題目】某實驗小組的同學用氯化鈣粉末、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是否適合在實驗室制取CO2？

【方案設計】小紅認為可選用稀硫酸、氯化鈣反應制得CO2，小江認為不可能，小江的理由是_____________________。大家經過討論后，設計了如下三個實驗進行對比分析。

【實驗與結論】(1)請你填寫實驗報告中①、②處的內容。

實驗	實驗現象	實驗分析、結論
A	劇烈反應，急速放出大量氣泡	反應速率過快，氣體不便收集，不宜于實驗室制取二氧化碳
B	產生氣泡，速率迅速減慢，隨后反應幾乎停止	無法持續(xù)產生CO2，不能用于實驗室制取CO2
C	現象：__________________	反應速率適中，氣體便于收集

(2)根據探究結論，適合在實驗室制取二氧化碳的反應方程式為_______________。

(3)分析：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原理時，要考慮諸多因素，例如反應速率要適中，便于收集等。請你再寫出一種需要考慮的因素：_________。

(2)以下是某研究小組探究影響反應速率部分因素的相關實驗數據。

通過實驗①和②對比可知，化學反應速率與______________有關；從實驗③和④對比可知，化學反應速率與溫度的關系是：___________________。

(3)某課外活動小組為測定當地石灰石中含碳酸鈣的質量分數，取來了一些礦石，并取稀鹽酸200g，平均分成4份，進行實驗，結果如下：

實驗	1	2	3	4
加入樣品的質量/g	5	10	15	20
生成CO2的質量/g	1.54	3.08	4.4	m

①哪幾項反應中鹽酸有剩余_____________；②上表中m的數值是__________________；

③試計算這種石灰石礦中碳酸鈣的質量分數為_________。

Answer 1

【答案】 反應物中不含有碳元素 產生大量的汽包 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 反應生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面 經濟、環(huán)保、操作簡單可行(合理給分) 溶液濃度 溫度越高反應速度越快 1、2 4.4 【答題空10】70%

【解析】【方案設計】根據反應物中都不含有碳元素分析解答；【實驗與結論】(1)根據稀鹽酸和大理石中的碳酸鈣反應能夠產生氣泡，速率適中且持久分析解答；(2)根據稀鹽酸和大理石反應產生氯化鈣、水和二氧化碳解答；(3)根據稀硫酸與碳酸鈣反應生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應的繼續(xù)進行解答；【拓展與遷移】(1)根據反應要綠色環(huán)保、經濟、操作簡便等方面分析解答；(2)根據控制變量法分析解答；(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；根據實驗結果數據表，5g石灰石完全反應可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反應生成二氧化碳質量=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，沒有完全反應是由于稀鹽酸不足；而第3次實驗中加入樣品后生成的二氧化碳質量增加，所以可以判斷前兩次實驗中鹽酸有剩余，可以據此解答該題；②根據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，生成的氣體仍為4.4g，可以據此解答；③根據上述分析可以知道第一次加入的石灰石中的碳酸鈣完全反應，所以可以根據第一次實驗中生成的二氧化碳的質量結合反應的化學方程式可以計算出生成的碳酸鈣的質量，然后可以計算出石灰石的質量分數。【方案設計】小紅認為可選用稀硫酸、氯化鈣反應制得CO2，小江認為不可能，小江的理由是稀硫酸、氯化鈣中都不含有碳元素；實驗與結論】(1)C實驗是稀鹽酸與粒狀大理石反應，該實驗的現象是產生大量的汽泡；(2) 稀鹽酸和大理石反應產生氯化鈣、水和二氧化碳，反應的化學方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；(3)分析：實驗室不能用實驗B制取二氧化碳的原因是稀硫酸與碳酸鈣反應生成硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應的繼續(xù)進行；【拓展與遷移】(1) 需要考慮的因素：經濟、環(huán)保、操作簡單可行等；(2) 通過實驗①和②對比可知，化學反應速率與溶液濃度有關；從實驗③和④對比可知，化學反應速率與溫度的關系是：溫度越高反應速度越快；(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；根據實驗結果數據表，5g石灰石完全反應可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反應生成二氧化碳質量=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，沒有完全反應是由于稀鹽酸不足；而第3次實驗中加入樣品后生成的二氧化碳質量增加，所以可以判斷前兩次實驗中鹽酸有剩余；②根據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，生成的氣體仍為4.4g，，故上表中m的數值是4.4；③設生成1.54g二氧化碳時碳酸鈣的質量為x。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100 44

x 1.54g

x=3.5g

所以石灰石中碳酸鈣的質量分數為： ×100%=70%

答：石灰石中碳酸鈣的質量分數為70%。