Question

【题目】某实验小组的同学用氯化钙粉末、碳酸钠粉末、粒状大理石、稀盐酸、稀硫酸这几种药品，探究哪两种药品适合在实验室制取CO2。请你参与下列的探究并回答问题。

【资料卡片】硫酸钙微溶于水，易在碳酸钙表面形成一层隔膜。

【提出问题】上述的酸和碳酸盐的反应是否适合在实验室制取CO2？

【方案设计】小红认为可选用稀硫酸、氯化钙反应制得CO2，小江认为不可能，小江的理由是_____________________。大家经过讨论后，设计了如下三个实验进行对比分析。

【实验与结论】(1)请你填写实验报告中①、②处的内容。

实验	实验现象	实验分析、结论
A	剧烈反应，急速放出大量气泡	反应速率过快，气体不便收集，不宜于实验室制取二氧化碳
B	产生气泡，速率迅速减慢，随后反应几乎停止	无法持续产生CO2，不能用于实验室制取CO2
C	现象：__________________	反应速率适中，气体便于收集

(2)根据探究结论，适合在实验室制取二氧化碳的反应方程式为_______________。

(3)分析：实验室不能用实验B制取二氧化碳的原因是________________。

【拓展与迁移】(1)由上述探究可知，在确定实验室制取气体的反应原理时，要考虑诸多因素，例如反应速率要适中，便于收集等。请你再写出一种需要考虑的因素：_________。

(2)以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。

通过实验①和②对比可知，化学反应速率与______________有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是：___________________。

(3)某课外活动小组为测定当地石灰石中含碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石，并取稀盐酸200g，平均分成4份，进行实验，结果如下：

实验	1	2	3	4
加入样品的质量/g	5	10	15	20
生成CO2的质量/g	1.54	3.08	4.4	m

①哪几项反应中盐酸有剩余_____________；②上表中m的数值是__________________；

③试计算这种石灰石矿中碳酸钙的质量分数为_________。

Answer 1

【答案】 反应物中不含有碳元素 产生大量的汽包 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 反应生成硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面 经济、环保、操作简单可行(合理给分) 溶液浓度 温度越高反应速度越快 1、2 4.4 【答题空10】70%

【解析】【方案设计】根据反应物中都不含有碳元素分析解答；【实验与结论】(1)根据稀盐酸和大理石中的碳酸钙反应能够产生气泡，速率适中且持久分析解答；(2)根据稀盐酸和大理石反应产生氯化钙、水和二氧化碳解答；(3)根据稀硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止反应的继续进行解答；【拓展与迁移】(1)根据反应要绿色环保、经济、操作简便等方面分析解答；(2)根据控制变量法分析解答；(3) ①取稀盐酸200g，平均分成4份进行实验，每次实验使用稀盐酸50g；根据实验结果数据表，5g石灰石完全反应可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反应生成二氧化碳质量=1.54g×3=4.62，而实验中仅放出4.4g二氧化碳，说明第三次加入样品时石灰石没有完全反应，没有完全反应是由于稀盐酸不足；而第3次实验中加入样品后生成的二氧化碳质量增加，所以可以判断前两次实验中盐酸有剩余，可以据此解答该题；②根据①中的分析可以知道，第3次中盐酸量不足，所以第4次加入的样品不能再反应，生成的气体仍为4.4g，可以据此解答；③根据上述分析可以知道第一次加入的石灰石中的碳酸钙完全反应，所以可以根据第一次实验中生成的二氧化碳的质量结合反应的化学方程式可以计算出生成的碳酸钙的质量，然后可以计算出石灰石的质量分数。【方案设计】小红认为可选用稀硫酸、氯化钙反应制得CO2，小江认为不可能，小江的理由是稀硫酸、氯化钙中都不含有碳元素；实验与结论】(1)C实验是稀盐酸与粒状大理石反应，该实验的现象是产生大量的汽泡；(2) 稀盐酸和大理石反应产生氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；(3)分析：实验室不能用实验B制取二氧化碳的原因是稀硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙微溶于水，覆盖在大理石表面，阻止反应的继续进行；【拓展与迁移】(1) 需要考虑的因素：经济、环保、操作简单可行等；(2) 通过实验①和②对比可知，化学反应速率与溶液浓度有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是：温度越高反应速度越快；(3) ①取稀盐酸200g，平均分成4份进行实验，每次实验使用稀盐酸50g；根据实验结果数据表，5g石灰石完全反应可以生成二氧化碳1.54g，若15g石灰石完全反应生成二氧化碳质量=1.54g×3=4.62，而实验中仅放出4.4g二氧化碳，说明第三次加入样品时石灰石没有完全反应，没有完全反应是由于稀盐酸不足；而第3次实验中加入样品后生成的二氧化碳质量增加，所以可以判断前两次实验中盐酸有剩余；②根据①中的分析可以知道，第3次中盐酸量不足，所以第4次加入的样品不能再反应，生成的气体仍为4.4g，，故上表中m的数值是4.4；③设生成1.54g二氧化碳时碳酸钙的质量为x。

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100 44

x 1.54g

x=3.5g

所以石灰石中碳酸钙的质量分数为： ×100%=70%

答：石灰石中碳酸钙的质量分数为70%。