Question

小丰同学一次实验的意外发现：①向饱和澄清石灰水中逐渐通入C0₂，开始产生白色沉淀，并不断增多；②然后白色沉淀又不断减少，消失，溶液又变澄清．对此现象，小丰同学结合所学知识并查阅资料，找到了原因：现象①主要是因为随着C0₂的不断通入，与氢氧化钙反应生成了不溶于水的CaC0₃；现象②主要是因为CaC0₃+H₂0+C0₂═-=Ca（HC0₃）₂，Ca（HC0₃）₂易溶于水．以下是小丰同学的后续实验：
Ⅰ．取3.7g氢氧化钙固体于烧杯，加入足量的水，充分搅拌，配制成饱和澄清石灰水溶液．
Ⅱ．向盛有饱和澄清石灰水溶液的烧杯中逐渐通入4.4gC0₂．
（不考虑C0₂与水的反应，且C0₂没有损失，全部参加反应）
根据上述信息，回答如下问题：
（1）请列出计算过程，求算烧杯中白色沉淀的最大值．
（2）请在图中绘制出步骤Il中通入C02质量与烧杯中白色沉淀质量的关系图．
（3）当通入C02的质量为

 

时，烧杯中的溶液质量是整个实验过程中溶液质量的最大值，此时溶液中钙离子的质量为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据所提供数据，和化学反应式计算即可；
（2）观察图示，了解横纵坐标的含义，然后根据化学反应式计算，然后根据计算的结果绘制图行；
（3）二氧化碳能使全部的氢氧化钙转化为碳酸钙沉淀，此时继续通入二氧化碳，生成的碳酸钙沉淀与二氧化碳和水反应生成可溶性的碳酸氢钙，当碳酸钙全部转化为碳酸氢钙时，溶液质量达到最大值．

解答：解：（1）设3.7g氢氧化钙可生成沉淀Xg（即烧杯中白色沉淀的最大值．）
Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O
74              100
3.7              X

74

100

=

3.7

X

X=5g
答：烧杯中白色沉淀的最大值是5g．
（2）设通入1.1g二氧化碳时，可生成沉淀ag，通入2.2g二氧化碳时，可生成沉淀bg．
Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O
          44    100
          1.1    a
          2.2    b
通过计算可知a=2.5g；b=5g．通过（1）题可知，烧杯中白色沉淀的最大值是5g，再继续通入沉淀溶解，
设通入3.3g二氧化碳可溶解沉淀Xg，通入4.4g二氧化碳可溶解沉淀Yg，（因前面通入的二氧化碳都生成了沉淀，所以，3.3g相当与1.1g，4.4g相当与2.2g）
CaC0₃+H₂0+C0₂═Ca（HC0₃）₂
100       44
X         1.1
Y         2.2
计算的X=2.5g，Y=5g，
图形如下：

说明：横坐标表示通入的二氧化碳的量，纵坐标表示生成的沉淀．当通入二氧化碳2.2g时产生沉淀最多，是5g；当通入4.4g是沉淀完全消失．
（3）当通入的二氧化碳的质量是4.4g时，沉淀完全溶解，此时溶质质量和溶剂的质量都到达最大值，所以此时烧杯中的溶液质量是整个实验过程中溶液质量的最大值．
设当通入4.4g二氧化碳时，生成Ca（HC0₃）₂mg
CaC0₃+H₂0+C0₂═Ca（HC0₃）₂
          44     162
          2.2     m
 

44

2.2

=

162

m

m=8.1g
在Ca（HC0₃）₂中Ca的质量占

40

162

=

20

81

，所以此时溶液中钙离子的质量为：

20

81

×8.1=2g．
故答案为：4.4g；2g．

点评：本题主要考查化学方程式的书写和有关多步反应的化学方程式的计算，难度较大．