Question

6．化学小组同学取一定量碳酸钙固体高温煅烧一段时间，冷却后，对剩余固体成分进行如下探究．
【查阅资料】工业上通常采用高温煅烧石灰石的方法制生石灰，化学方程式为：
CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑．
该化学小组取80g的固体样品煅烧（杂质质量无变化），煅烧过程中固体质量变化如图所示，求：①碳酸钙中钙元素的质量分数为40%；
②该石灰石样品中碳酸钙的纯度．
【提出问题】煅烧后剩余固体成分是什么？
【猜想与假设】剩余固体成分：
I．全部是氧化钙Ⅱ．氧化钙和碳酸钙Ⅲ．全部是碳酸钙
在老师指导下，小组同学设计如下实验，探究上述猜想是否成立．
【进行实验】
①甲同学取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水振荡，有白色不溶物．甲同学据此认为试管中的固体为碳酸钙，即猜想Ⅲ成立．乙同学认为上述实验不足以证明猜想Ⅲ成立，其理由是氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，也可能出现白色不溶物．
②乙同学取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁感觉发热，继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有气泡产生．乙同学据此认为试管中的固体只有氧化钙，即猜想I成立．丙同学认为乙的实验不足以证明猜想I成立，理由是即使有碳酸钙，加入的少量稀盐酸先消耗氢氧化钙，也不会出现气泡．
③丙同学利用水、无色酚酞溶液和稀盐酸证明了猜想Ⅱ成立，请完成实验报告．

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量剩余固体于试管中，加水 振荡，过滤 取滤液滴加无色酚酞溶液 取滤渣滴加足量的稀盐酸	溶液变红 有气泡产生	猜想Ⅱ成立

【反思拓展】工业制生石灰的过程中同时得到副产品二氧化碳．下列用途是利用二氧化碳化学性质的是ACD．
A．气体肥料       B．制干冰      C．制纯碱      D．制碳酸饮料．

Answer 1

分析 根据化合物中元素的质量分数=$\frac{相对原子质量×原子个数}{相对分子质量}$×100%，进行分析；根据图象结合化学方程式即可求出石灰石中碳酸钙的质量，则可以计算碳酸钙的质量分数；根据物质的性质进行分析，碳酸钙高温能分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙是微溶于水的物质，其水溶液呈碱性，碳酸钙能与盐酸反应生成二氧化碳气体．

解答 解：【查阅资料】①碳酸钙中钙元素的质量分数为：$\frac{40}{40+12+16×3}$×100%=40%
②由图中信息可知，完全反应后，固体质量减少了：80g-58g=22g，即反应生成了22g二氧化碳，
设碳酸钙的质量为x，
CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，
100            44
 x             22g
$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{22g}$，
x=50g，
该石灰石中CaCO₃质量分数为：$\frac{50g}{80g}$×100%=62.5%，
答：石灰石样品中碳酸钙的质量分数是62.5%
【猜想与假设】Ⅱ．部分反应的情况既有氧化钙也有碳酸钙；
①取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水振荡，有白色不溶物不足以说明只有碳酸钙，因为氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，也是白色沉淀；
②取一定量的剩余固体于试管中，加入一定量的水，触摸试管外壁感觉发热，继续向试管中加入几滴稀盐酸，没有气泡产生，说明有氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，不能说明猜想Ⅲ成立，原因是即使有碳酸钙，加入的少量稀盐酸先消耗氢氧化钙，也不会出现气泡；
③利用水、无色酚酞溶液证明氧化钙与水反应生成氢氧化钙，用稀盐酸证明碳酸钙存在；步骤如下：

实验步骤	实验现象
取少量剩余固体于试管中，加水 振荡，过滤 取滤液滴加无色酚酞溶液 取滤渣滴加足量的稀盐酸	溶液变红 有气泡产生

【反思拓展】
物质的化学性质是指在化学变化中表现出来的性质，做气体肥料、制纯碱、制碳酸饮料都利用了化学性质．
故答案为：【查阅资料】①40%②62.5%；
【猜想与假设】Ⅱ．氧化钙和碳酸钙
【进行实验】
①氧化钙与水反应生成的氢氧化钙微溶于水，也可能出现白色不溶物
②即使有碳酸钙，加入的少量稀盐酸先消耗氢氧化钙，也不会出现气泡
③

实验步骤	实验现象
取少量剩余固体于试管中，加水 振荡，过滤 取滤液滴加无色酚酞溶液 取滤渣滴加足量的稀盐酸	溶液变红 有气泡产生

【反思拓展】ACD．

点评 本题考查了物质变质成分的探究，完成此题，可以依据已有的物质的性质进行．要求同学们熟练掌握常见物质的性质，以便灵活应用．