Question

大理石是一种常用的建筑材料，现在也常用于家庭装修中．我省云浮市盛产大理石，是为测定该市某地大理石中碳酸钙的质量分数（假设杂质不参加反应，且不溶于水），我市某中学化学兴趣小组设计了以下二个实验方案：
方案I：①称取10g大理石样品；②先将其高温煅烧至质量不再改变，然后把剩余的固体放在密闭干燥容器中，并冷却至室温，称得剩余固体的质量为6.04g．
方案Ⅱ：①称取10g大理石样品；②将其加入足量的稀盐酸中，使碳酸钙全部溶解；③用导气管将生成的气体通入过量的澄清石灰水中；④将步骤③中生成的沉淀过滤、洗涤、干燥，称知沉淀的质量8.8g．
回答下列问题：
（1）在方案I中冷却剩余的固体为什么要在密闭、干燥的容器中进行？

 

（2）小聪同学根据方案I计算碳酸钙质量分数的过程如下：
设大理石中碳酸钙的质量为x，则依
CaCO₃

高温  .

CaO+CO₂↑
100          56
x           6.04g
解得x=10.78
进而知，ω（CaCO₃）=

10.78

10g

×100%=107.8%
小聪同学的得出的结果明显不符合实际，你认为小聪同学错在那里？

 

请写出你的计算方法：

 

（3）通过对二个方案中碳酸钙质量分数的计算可知，由方案II算出的碳酸钙的质量分数要比方案I低，你认为其中可能的原因是

 

（填序号）
A．生成的二氧化碳有一部分溶于水
B．装置的气密性不好，有部分二氧化碳逸出
C．生成的沉淀不应该洗涤和干燥
D．导管中仍有一部分二氧化碳未排出
（4）小明同学也自己设计了一个实验方案来测定大理石中碳酸钙的质量分数．方案如下：
①称取10g大理石样品于烧杯（烧杯的质量为120克）中；
②将其加入100克的稀盐酸中，使碳酸钙全部溶解；
③

 

④根据质量守恒定律，将所得数据处理后得到二氧化碳的质量．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（1）根据石灰石高温煅烧后生成物的性质进行分析；
（2）根据二氧化碳的质量，可求参加反应的碳酸钙的质量，从而可求石灰石中碳酸钙的质量分数．
（3）方案Ⅲ是根据生成碳酸钙质量来计算石灰石中碳酸钙的质量分数，其中生成二氧化碳质量是关键；
（4）根据杂质不参加反应，且不溶于水，来设计实验．

解答：解：（1）石灰石高温煅烧后生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能吸收空气中的水分，冷却时要在密闭干燥容器中进行；
（2）因为剩余固体质量6.04g包含了杂质质量，所以得出碳酸钙的质量分数超过100%；
生成二氧化碳质量=10g-6.04g=3.96g，
设生成3.96g二氧化碳，需碳酸钙质量为x
CaCO₃ 

高温  .

CaO+CO₂↑
100             44
x               3.96g

100

x

=

44

3.96g

  x=9g
CaCO₃%=

9g

10g

×100%=90%
（3）方案Ⅲ是：根据生成的二氧化碳与氢氧化钙反应，生成碳酸钙质量来计算石灰石中碳酸钙的质量分数，而二氧化碳溶于水且导管中仍有部分二氧化碳未导出，计算得出的碳酸钙质量分数要比方案工和方案Ⅱ低，故选：AB；
（4）杂质不参与反应，且不溶于水设计实验：
实验步骤：①称取石灰石样品；
②加入足量的盐酸，使碳酸钙全部溶解；
③过滤、洗涤、干燥，称量不溶物（即杂质）的质量；
④根据质量守恒定律，将所得数据处理后得到二氧化碳的质量．
故答案为：
（1）因为剩余固体中的氧化钙能吸收空气中的水分；
（2）剩余固体质量6.04g包括了杂质的质量，90%；
（3）AB；
（4）过滤、洗涤、干燥，称量不溶物（即杂质）的质量．

点评：本题是运用化学中的基本思想质量守恒思想，通过归纳碳酸钙在不同变化过程中相同点和不同点有效地寻找出它们之间的内在联系以及融合点和嫁接点，从而培养了学生的创新思维能力．