题目内容

14．同学们对实验“煅烧石灰石”展开深入探究．
资料：石灰石中的杂质高温不分解且不与稀盐酸反应；石灰石分解：CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑；生石灰与水反应：CaO+H2O═Ca（OH）2．
（1）为证明高温条件下石灰石已分解，三位同学设计方案如下：
Ⅰ．甲同学按图一所示进行实验（煤气灯亦能达到石灰石分解的温度），观察到烧杯内壁石灰水变浑浊，写出石灰水变浑浊的反应化学方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O．
II．乙同学按图二所示进行实验，观察到A中没有任何明显现象，B中液体变红色，A实验的作用对照．
III．丙同学取一块质量为12g的石灰石高温煅烧，一段时间后冷却、称量，发现固体质量减轻2.2g，证明石灰石已分解．

IV．大家认为甲同学的方案不合理，请分析原因煤气灯的燃料的主要成分为一氧化碳，而一氧化碳燃烧生成了二氧化碳，所以澄清石灰水变浑浊不一定是来源于石灰石的分解．
（2）为测定石灰石的纯度，丙同学将他刚才煅烧后的固体放入足量稀盐酸中，又产生2.2g二氧化碳气体，这一过程中产生气体反应的化学方程式是CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，结合丙同学2次实验的数据计算：丙所取的这块石灰石中碳酸钙的总质量是10 g．
（3）为了探究丙同学实验后的废液中的溶质成分，先将固体杂质滤去，再将得到的滤液置于烧杯中（过滤时液体损失忽略不计），在不断搅拌的条件下，向其中滴加溶质质量分数为10.6%的碳酸钠溶液直至过量，有关的变化如图3所示（友情提示：添加碳酸钠溶液0g～5g时只有气泡产生，5g～xg时只有沉淀产生）．请根据题中有关信息和图象分析回答下列问题：
①图中O点（未添加碳酸钠溶液时）废液中的溶质成分是C（选填序号）．
A．CaCl2     B．CaCl2和Ca（OH）2    C．CaCl2和HCl
②A点处对应的所加碳酸钠溶液质量x是多少？（通过计算回答）

分析 （1）Ⅰ、石灰水变浑浊是由于二氧化碳和澄清石灰水发生了反应，该反应生成了难溶于水的碳酸钙，可以据此解答该题；
Ⅱ、氧化钙可以和水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙溶液呈碱性，可以使酚酞试液变红，可以据此解答；
Ⅳ、煤气灯的主要成分为一氧化碳，而一氧化碳燃烧生成了二氧化碳，可以据此解答该题；
（2）根据题中信息可以知道生成二氧化碳的气体的质量，可根据碳元素的质量守恒求出碳酸钙的质量；
（3）根据盐酸、氯化钙都会与碳酸钠反应，添加碳酸钠溶液0g～5g时只有气泡产生，5g～xg时只有沉淀产生，依据图象中的数据进行计算．

解答 解：（1）Ⅰ、石灰水变浑浊是由于二氧化碳和澄清石灰水发生了反应，该反应生成了难溶于水的碳酸钙，化学方程式为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；
Ⅱ、氧化钙可以和水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙溶液呈碱性，可以使酚酞试液变红，所以可以观察到试管B中液体变红，试管A起到了对照作用；
Ⅳ、煤气灯的主要成分为一氧化碳，而一氧化碳燃烧生成了二氧化碳，所以澄清石灰水变浑浊不一定是来源于碳酸钙的分解；
（2）设加热分解的碳酸钙的质量为x
CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑
100                       44
x                            2.2g
$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5g
设剩余碳酸钙的质量为y
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
100                                    44
y                                     2.2g
$\frac{100}{y}$=$\frac{44}{2.2g}$
y=5g
CaCO3的总质量为5g+5g=10g；
（3）①添加碳酸钠溶液0g～5g时只有气泡产生，5g～xg时只有沉淀产生，所以图中O点（未添加碳酸钠溶液时）废液中的溶质成分是氯化钙和HCl，故选：C；
②设丙同学所用固体与稀盐酸反应产生的氯化钙的质量为n，
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
                        111           44
                         n            2.2g
   $\frac{111}{n}$=$\frac{44}{2.2g}$
    n=5.5g
设与氯化钙反应的碳酸钠溶液中溶质质量为m，
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
106        111
m       5.5g
$\frac{106}{m}$=$\frac{111}{5.5g}$
 m=5.3
所以A点处对应的所加碳酸钠溶液质量x=5g+$\frac{5.3g}{10.6%}$=55g．
故答案为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；
Ⅱ、红，对照；
Ⅳ、煤气灯的主要成分为一氧化碳，而一氧化碳燃烧生成了二氧化碳，所以澄清石灰水变浑浊不一定是来源于碳酸钙的分解；
（2）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，10g；
（3）①C；
②A点处对应的所加碳酸钠溶液质量：55g．

点评 本题难度不是很大，掌握溶液的酸碱性、二氧化碳的化学性质、碳酸盐的化学性质等是正确解题的关键．

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