Question

19．某兴趣小组对鸡蛋壳的主要成分和含量进行了探究．
I．定性探究
实验一：探究鸡蛋壳的主要成分
【查阅资料】鸡蛋壳中含钙元素．
【实验步骤和现象】取一些鸡蛋壳予一支洁净的试管中，加入过量稀盐酸，产生无色无气味的气体，将该气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊．
【结论】
写出该气体通入澄清石灰水中的化学反应方程式Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O
实验二：做无壳鸡蛋
【实验步骤和现象】如图所示：将一个新鲜鸡蛋放入水中，鸡蛋沉入水底．加入量浓盐酸后，鸡蛋会出现上浮、下沉、再上浮、再下沉的现象，反复多次．最后变成无壳鸡蛋．
【解释与交流】用化学和物理知识解释鸡蛋上浮、下沉多次的原因鸡蛋壳和盐酸反应生成的二氧化碳气泡附在鸡蛋壳表面，浮力大于重力，使鸡蛋上浮，鸡蛋到液面后，气泡破灭，重力大于浮力，鸡蛋又下沉．这样反复上下移动
Ⅱ．定量探究
化学兴趣小组为了测定鸡蛋壳中主要成分的含量（其它成分不溶于水也不与酸反应）做如下实验．取用2.00g鸡蛋壳样品，把20.00g稀盐酸分4次加入样品中，充分反应后过滤，取滤渣，洗涤、干燥、称量，得实验数据如下：

稀盐酸的用量	剩余固体的质量
第一次加入5.00g	1.50g
第二次加入5.00g	1.00g
第三次加入5.00g	0.50g
第四次加入5.00g	0.30g

（1）从以上数据可知，这四次实验中，第四次样品中主要成分已完全反应．
（2）求鸡蛋壳中主要成分的含量和所用稀盐酸的溶质质量分数（写出计算过程）．
（3）在上述实验所得滤液中加30.00g水，加入0.22g氢氧化钙能使溶液pH等于7．此时，所得溶液的溶质质量分数为4.4%．
（4）用36.5%的浓盐酸配制20.00g上述稀盐酸需加水的体积为16.0mL （保留一位小数）．

Answer 1

分析 【结论】
根据鸡蛋壳中“加入过量稀盐酸，产生无色无气味的气体，将该气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊”，则推测该气体通入澄清石灰水中的化学反应方程式；
【解释与交流】根据化学知识“鸡蛋壳和盐酸反应生成的二氧化碳气泡附在鸡蛋壳表面”和物理知识“浮力大于重力，使鸡蛋上浮，鸡蛋到液面后，气泡破灭，重力大于浮力，鸡蛋又下沉”解释鸡蛋上浮、下沉多次的原因．
Ⅱ．（1）根据表格中的实验数据，推测四次实验中，第 四次样品中主要成分已完全反应；
（2）根据碳酸钙的质量和化学方程式，进行金属求鸡蛋壳中主要成分的含量和所用稀盐酸的溶质质量分数；
（3）根据酸碱中和，考虑中和剩余的酸，需要碱的质量，计算所得氯化钙溶液的溶质质量分数．
（4）考虑溶液稀释前后，溶质质量不变．

解答 解：
【结论】
根据鸡蛋壳中“加入过量稀盐酸，产生无色无气味的气体，将该气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊”，则推测该气体通入澄清石灰水中的化学反应方程式为Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
【解释与交流】因为化学知识“鸡蛋壳和盐酸反应生成的二氧化碳气泡附在鸡蛋壳表面”和物理知识“浮力大于重力，使鸡蛋上浮，鸡蛋到液面后，气泡破灭，重力大于浮力，鸡蛋又下沉”，故可解释鸡蛋上浮、下沉多次的原因为：鸡蛋壳和盐酸反应生成的二氧化碳气泡附在鸡蛋壳表面，浮力大于重力，使鸡蛋上浮，鸡蛋到液面后，气泡破灭，重力大于浮力，鸡蛋又下沉．这样反复上下移动．
Ⅱ．（1）根据表格中的实验数据，推测四次实验中，第四次样品中主要成分已完全反应；
（2）鸡蛋壳中碳酸钙的质量为2.00g-0.30g=1.70g，则鸡蛋壳中碳酸钙的含量为$\frac{1.70g}{2.00g}×100%$=85%．
第一次反应消耗碳酸钙的质量为2.00g-1.50g=0.50g，
设第一次反应消耗的稀盐酸的溶质的质量为x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
100    73            
0.50g   x            
则$\frac{100}{73}=\frac{0.50g}{x}$，解得x=0.365g
故所用稀盐酸的溶质质量分数为$\frac{0.365g}{5.00g}$×100%=7.3%；
（3）因为鸡蛋壳中碳酸钙的质量为2.00g-0.30g=1.70g，则设消耗氯化氢的质量为x，生成二氧化碳的质量为y，生成氯化钙的质量为z．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
100    73   111       44
1.70g   x    z        y
则$\frac{100}{73}=\frac{1.70g}{x}$，$\frac{100}{44}=\frac{1.70g}{y}$，$\frac{100}{111}=\frac{1.70g}{z}$，解得x=1.24g，y=0.748g，z=1.887g
故剩余氯化氢的质量为20.00g×7.3%-1.24g=0.22g，生成二氧化碳的质量为0.748g，生成氯化钙的质量为1.887g．
设中和0.22g氯化氢，需要氢氧化钙的质量为y，生成生成氯化钙的质量为n．
Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O，
   74            73         111
   y            0.22g         n
则$\frac{74}{73}=\frac{y}{0.22g}$，$\frac{73}{111}=\frac{0.22g}{n}$，解得y≈0.22g，n≈0.335g
则所得氯化钙溶液的溶质质量分数$\frac{1.887g+0.335g}{20.00g+1.70g+30.00g+0.22g-0.748g}$×100%≈4.4%．
（4）设需要36.5%的浓盐酸的质量为w，
则w×36.5%=7.3%×20.00g，解得w=4g，
用36.5%的浓盐酸配制20.00g上述稀盐酸需加水的质量为：20.00g-4g=16g，故需加水的体积为16.0mL．
故答案为：
【结论】Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O 
实验二：【解释与交流】鸡蛋壳和盐酸反应生成的二氧化碳气泡附在鸡蛋壳表面，浮力大于重力，使鸡蛋上浮，鸡蛋到液面后，气泡破灭，重力大于浮力，鸡蛋又下沉．这样反复上下移动
（1）四；（2）7.3%；（3）0.22；4.4%；（4）16.0mL

点评 本题主要考查学生运用假设法和化学方程式进行计算和推断的能力，计算时要注意规范性和准确性．