Question

有一种石灰石样品的成分是碳酸钙和二氧化硅（SiO₂是一种不溶于水，不与盐酸反应，耐高温的固体），某化学兴趣小组为测定这种石灰石样品中二氧化硅的质量分数，进行了如下实验：
①称取25.0g石灰石样品，平均分成质量相等的两份，并分别加工成块状和粉末状；
②将100mL稀盐酸平均分成体积相等的两份，并分别倒入两个锥形瓶中；
③将上述两份样品分别投入各盛有50mL稀盐酸（足量）的两个锥形瓶中，测得生成二氧化碳的质量与反应时间的关系如右图所示。请回答：

（1）由图中曲线分析得出，影响该化学反应速率的因素是：                               。
（2）若实验测得该石灰石样品中二氧化硅的质量分数为20%，则m的值为多少？（要有计算过程）
（3）若再称取12.5g二氧化硅的质量分数为20%的该石灰石样品进行煅烧，一段时间后冷却至室温，称得剩余固体的质量为10.3g，则10.3g剩余固体中钙元素的质量为           。

Answer 1

（1）反应物间的接触面积；（2）4.4； （3）4g。

试题分析：（1）根据图示可知，粉末状的碳酸钙比块状的碳酸钙反应的快，因为块状和粉末状的碳酸钙在与盐酸反应时，与盐酸的接触面积不同，粉末状的碳酸钙与盐酸接触面积大，所以反应快。
（2）根据题意，书写出反应的化学方程式，由石灰石样品中二氧化硅的质量分数为20%，可求出一半样品中的碳酸钙的质量=12.5g×（1－20%）=10g，进而利用碳酸钙与二氧化碳的质量比，可求出二氧化碳的质量，即m的值。
解：根据图示可知，12.5g的石灰石样品完全反应，可生成CO₂质量为m
CaCO₃ ＋ 2HCl = CaCl₂ ＋ H₂O ＋ CO₂↑
100                          44
10g                          m
100 ：44 =10g：m
解得m=4.4g
答：m的值为4.4。
（3）根据题意，碳酸钙高温分解，生成氧化钙和二氧化碳，故反应的化学方程式为CaCO₃ CaO＋CO₂↑；
由于生成物二氧化碳气体的逸出，故反应后的固体质量会减小，但根据反应的化学方程式可知，减少的质量是二氧化碳的质量，即C、O两种元素的质量，而固体中钙元素的质量没变；结合题（2）可知，12.5g该石灰石样品中含碳酸钙10g，则其中含有的钙元素的质量为10g××100%=4g。
点评：此题是关于化学方程式的计算题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力，解题的关键是根据题意找出恰好完全反应时，参加反应的碳酸钙的质量，再利用相关的化学反应，并依据已知量对未知的应求量进行求解计算即可。