Question

15．蘇州某中學(xué)學(xué)習(xí)小組考察過(guò)溶洞后，為溶洞中形態(tài)各異的石筍和鐘乳石而驚嘆，決定設(shè)計(jì)和實(shí)施簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)--模擬溶洞的“形成”．查得如下資料：
溶洞都分布在石灰?guī)r組成的山地中，石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時(shí)，會(huì)反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂
溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強(qiáng)突然變小時(shí)，溶解在水里的碳酸氫鈣就會(huì)分解，重新生成碳酸鈣沉積下來(lái)，同時(shí)放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂=CaCO₃+CO₂↑+H₂O
洞頂?shù)乃�在慢慢向下滲透時(shí)，水中的碳酸氫鈣發(fā)生上述反應(yīng)，有的沉積在洞頂，有的沉積在洞底，日積月累，洞頂?shù)男纬社娙槭�，洞底的形成石筍，當(dāng)鐘乳石與石筍相連時(shí)就形成石柱．
（1）他們?cè)O(shè)計(jì)并完成了模擬溶洞“形成”的實(shí)驗(yàn)．其實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖，試回答：

實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化①需要通入足量的氣體A，A的化學(xué)式是CO₂；B溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式是Ca（HCO₃）₂；
實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化②，通常采用的基本操作方法是加熱．
（2）他們用采集的石灰?guī)r樣品進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)．將采集到的樣品用水沖洗后晾干，稱(chēng)取20.00g樣品平均分成兩份，分別與足量相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸反應(yīng)進(jìn)行下列測(cè)定（如圖2），經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到釋放出二氧化碳的質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖（如圖3）．

①圖2所示實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)記錄紙上應(yīng)該連續(xù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量）和計(jì)時(shí)器示數(shù)（或反應(yīng)時(shí)間）．
②由圖3中曲線(xiàn)可以看出，固體物質(zhì)與液體物質(zhì)反應(yīng)，當(dāng)其他條件相同時(shí)，接觸面積越大，其反應(yīng)速率越�。�
③試求樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)樣品中其他雜質(zhì)不參加反應(yīng)，不考慮水、氯化氫逸出）．

Answer 1

分析 （1）由圖示的現(xiàn)象和提供的信息，可以得出本小題的答案．
（2）①結(jié)合題干、圖1和圖2中的量，可以得到本小題的答案．
②由圖2中的圖象對(duì)比可以得出本小題的答案．
③由石灰石的質(zhì)量和圖2中所示的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計(jì)算出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）由圖中不溶性的碳酸鈣經(jīng)轉(zhuǎn)化①變成可溶性的，結(jié)合題干中的信息“石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時(shí)，會(huì)反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂”可知?dú)怏wA是二氧化碳，其化學(xué)式為CO₂；B中的溶質(zhì)是碳酸氫鈣，其化學(xué)式為Ca（HCO₃）₂．
由圖中可溶性的碳酸氫鈣經(jīng)轉(zhuǎn)化②變成不溶性的碳酸鈣，結(jié)合題干中提供的信息“溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強(qiáng)突然變小時(shí)，溶解在水里的碳酸氫鈣就會(huì)分解，重新生成碳酸鈣沉積下來(lái)，同時(shí)放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O”可知能實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的方法有加熱或減壓，兩方法中加熱是通常采用的基本操作方法．
（2）①結(jié)合圖2所示的兩個(gè)量可知圖1中實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)記錄紙上應(yīng)該連續(xù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量）和計(jì)時(shí)器示數(shù)（或反應(yīng)時(shí)間）．
②由圖2所示的圖象可知：在反應(yīng)結(jié)束前某一溫度時(shí)，粉末狀的石灰?guī)r產(chǎn)生的二氧化碳多，是由于粉末狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積大，因此反應(yīng)速率快；塊狀的石灰?guī)r產(chǎn)生的二氧化碳少，是由于塊狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積小，因此反應(yīng)速率慢．
③設(shè)每份樣品中CaCO₃的質(zhì)量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
 x                                   3.30g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{3.30g}$
x=7.50g
樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.50g}{240g÷2}$×100%=62.5%
故答案為：
（1）CO₂；Ca（HCO₃）₂；加熱；
（2）①電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量）；計(jì)時(shí)器示數(shù)（或反應(yīng)時(shí)間）（答案不分先后順序）
②大快，（或小慢）；
③樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.5%

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查分析和應(yīng)用信息解答實(shí)際問(wèn)題的能力、影響反應(yīng)速率的因素和有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算，難度較大．