Question

19．我校兴趣小组几位同学，在学习了九年级化学第六单元后，对能产生二氧化碳的一些物质产生了兴趣．其中几位同学对实验室的草酸[C₂H₂O₄]产生了兴趣，她们请教老师得知：草酸的化学性质与碳酸相似．碳酸易分解，草酸在受热条件下也分解，仅生成三种氧化物．他们对此展开了探究：
（1）小倩首先根据草酸中含有氢和氧元素，可推测生成物中含有水．
（2）小倩对分解生成的其他产物进行猜测、验证：
【假设一】生成物中有二氧化碳
实验一：将生成的气体通入澄清的石灰水，实验现象是澄清石灰水变浑浊反应方程式为CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O小明据此判断生成物中含有二氧化碳．
【假设二】生成物中有一氧化碳
实验二：小芸用如图装置进行实验，从而证明生成物中含有一氧化碳．
A装置中黑色固体是CuO（化学式）
（3）讨论交流：小芳认为，小芸的“实验二”不需要B装置也能够推断出生成物中含有一氧化碳，你是否支持小芳的观点：支持（填“支持”或“不支持”），请说出你的理由：只要根据氧化铜由黑色变为红色，就可判断三种氧化物中一定含有一氧化碳．小芳认为，从环保的角度看，“实验二”装置有一个缺陷，请你指出该缺陷：没有尾气的处理装置，添加酒精灯在装置最后
（4）兴趣小组的四位男同学对学校角落的一堆石灰石产生了兴趣，他们想知道其中含碳酸钙的质量分数，于是他们取来了一些石灰石，先将其粉碎，并取稀盐酸200g，平均分成4份，每人进行了一次实验，结果如下：

实  验	1	2	3	4
加入样品的质量/g	5	10	15	20
生成CO2的质量/g	1.54	3.08	4.4	m

①将石灰石粉碎的目的：增大石灰石与盐酸的接触面积，加快反应速率
②m的数值等于4.4
③请你协助他们计算这种石灰石中碳酸钙的质量分数？（写出完整的计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律进行分析；
（2）根据二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
根据一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳进行分析；
（3）根据二氧化碳不具有还原性，只要是黑色粉末变成红色，就说明存在还原性物质，能说明存在一氧化碳，特别是在验证一氧化碳时，注意尾气处理，否则没反应的一氧化碳会污染空气进行分析．
（4）碳酸钙的质量分数可根据第1次或第2次实验中二氧化碳的质量求出．根据化学方程式得出各物质之间的质量比，列出比例式，即可求出参加反应的CaCO₃的质量，然后再根据质量分数公式进行计算即可．

解答 解：（1）在化学反应前后，元素的种类不变，所以根据草酸中含有氢、氧元素，可推测生成物中含有水；
（2）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以将生成的气体通入澄清的石灰水，实验现象是：澄清石灰水变浑浊，判断生成物中含有二氧化碳；反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
一氧化碳具有还原性，能将黑色的氧化铜还原为红色的铜，所以本题答案为：CuO；
（3）二氧化碳不具有还原性，只要是红色粉末变成黑色，就说明存在还原性物质，能说明存在一氧化碳，特别是在验证一氧化碳时，注意尾气处理，否则没反应的一氧化碳会污染空气．
（4）①为避免样品中碳酸钙不能完成反应，可把样品粉碎，增大样品与盐酸的接触面积，此举还可以加快反应的速率；
故答案为：增大石灰石与盐酸的接触面积，加快反应速率．
②因为第3次反应已是完全反应，不再有气体产生，故第四次反应生成的气体质量的第三次的一样多，即m=4.4．
③设第1次实验中样品中的碳酸钙的质量为x，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
x                    1.54g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{1.54g}$，解之得：x=3.5g，
石灰石中碳酸钙的质量分数为：$\frac{3.5g}{5g}$×100%=70%．
答：石灰石中碳酸钙的质量分数为80%．
故答案为：
（1）氢和氧；
（2）澄清石灰水变浑浊，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．CuO；
（3）支持，只要根据氧化铜由黑色变为红色，就可判断三种氧化物中一定含有一氧化碳；没有尾气的处理装置，添加酒精灯在装置最后．
（4）增大石灰石与盐酸的接触面积，加快反应速率；4.4；70%

点评 验证二氧化碳将气体通过澄清石灰水，验证一氧化碳时将气体通过金属氧化物，看是否能还原出金属，要注意有尾气处理装置．