Question

14．同學們對實驗“煅燒石灰石”展開深入探究．
資料：石灰石中的雜質(zhì)高溫不分解且不與稀鹽酸反應(yīng)；石灰石分解：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑；生石灰與水反應(yīng)：CaO+H₂O═Ca（OH）₂．
（1）為證明高溫條件下石灰石已分解，三位同學設(shè)計方案如下：
Ⅰ．甲同學按圖一所示進行實驗（煤氣燈亦能達到石灰石分解的溫度），觀察到燒杯內(nèi)壁石灰水變渾濁，寫出石灰水變渾濁的反應(yīng)化學方程式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
II．乙同學按圖二所示進行實驗，觀察到A中沒有任何明顯現(xiàn)象，B中液體變紅色，A實驗的作用對照．
III．丙同學取一塊質(zhì)量為12g的石灰石高溫煅燒，一段時間后冷卻、稱量，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減輕2.2g，證明石灰石已分解．

IV．大家認為甲同學的方案不合理，請分析原因煤氣燈的燃料的主要成分為一氧化碳，而一氧化碳燃燒生成了二氧化碳，所以澄清石灰水變渾濁不一定是來源于石灰石的分解．
（2）為測定石灰石的純度，丙同學將他剛才煅燒后的固體放入足量稀鹽酸中，又產(chǎn)生2.2g二氧化碳氣體，這一過程中產(chǎn)生氣體反應(yīng)的化學方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，結(jié)合丙同學2次實驗的數(shù)據(jù)計算：丙所取的這塊石灰石中碳酸鈣的總質(zhì)量是10 g．
（3）為了探究丙同學實驗后的廢液中的溶質(zhì)成分，先將固體雜質(zhì)濾去，再將得到的濾液置于燒杯中（過濾時液體損失忽略不計），在不斷攪拌的條件下，向其中滴加溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10.6%的碳酸鈉溶液直至過量，有關(guān)的變化如圖3所示（友情提示：添加碳酸鈉溶液0g～5g時只有氣泡產(chǎn)生，5g～xg時只有沉淀產(chǎn)生）．請根據(jù)題中有關(guān)信息和圖象分析回答下列問題：
①圖中O點（未添加碳酸鈉溶液時）廢液中的溶質(zhì)成分是C（選填序號）．
A．CaCl₂     B．CaCl₂和Ca（OH）₂    C．CaCl₂和HCl
②A點處對應(yīng)的所加碳酸鈉溶液質(zhì)量x是多少？（通過計算回答）

Answer 1

分析 （1）Ⅰ、石灰水變渾濁是由于二氧化碳和澄清石灰水發(fā)生了反應(yīng)，該反應(yīng)生成了難溶于水的碳酸鈣，可以據(jù)此解答該題；
Ⅱ、氧化鈣可以和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，而氫氧化鈣溶液呈堿性，可以使酚酞試液變紅，可以據(jù)此解答；
Ⅳ、煤氣燈的主要成分為一氧化碳，而一氧化碳燃燒生成了二氧化碳，可以據(jù)此解答該題；
（2）根據(jù)題中信息可以知道生成二氧化碳的氣體的質(zhì)量，可根據(jù)碳元素的質(zhì)量守恒求出碳酸鈣的質(zhì)量；
（3）根據(jù)鹽酸、氯化鈣都會與碳酸鈉反應(yīng)，添加碳酸鈉溶液0g～5g時只有氣泡產(chǎn)生，5g～xg時只有沉淀產(chǎn)生，依據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)進行計算．

解答 解：（1）Ⅰ、石灰水變渾濁是由于二氧化碳和澄清石灰水發(fā)生了反應(yīng)，該反應(yīng)生成了難溶于水的碳酸鈣，化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
Ⅱ、氧化鈣可以和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，而氫氧化鈣溶液呈堿性，可以使酚酞試液變紅，所以可以觀察到試管B中液體變紅，試管A起到了對照作用；
Ⅳ、煤氣燈的主要成分為一氧化碳，而一氧化碳燃燒生成了二氧化碳，所以澄清石灰水變渾濁不一定是來源于碳酸鈣的分解；
（2）設(shè)加熱分解的碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100                       44
x                            2.2g
$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5g
設(shè)剩余碳酸鈣的質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
y                                     2.2g
$\frac{100}{y}$=$\frac{44}{2.2g}$
y=5g
CaCO₃的總質(zhì)量為5g+5g=10g；
（3）①添加碳酸鈉溶液0g～5g時只有氣泡產(chǎn)生，5g～xg時只有沉淀產(chǎn)生，所以圖中O點（未添加碳酸鈉溶液時）廢液中的溶質(zhì)成分是氯化鈣和HCl，故選：C；
②設(shè)丙同學所用固體與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氯化鈣的質(zhì)量為n，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
                        111           44
                         n            2.2g
   $\frac{111}{n}$=$\frac{44}{2.2g}$
    n=5.5g
設(shè)與氯化鈣反應(yīng)的碳酸鈉溶液中溶質(zhì)質(zhì)量為m，
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106        111
m       5.5g
$\frac{106}{m}$=$\frac{111}{5.5g}$
 m=5.3
所以A點處對應(yīng)的所加碳酸鈉溶液質(zhì)量x=5g+$\frac{5.3g}{10.6%}$=55g．
故答案為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
Ⅱ、紅，對照；
Ⅳ、煤氣燈的主要成分為一氧化碳，而一氧化碳燃燒生成了二氧化碳，所以澄清石灰水變渾濁不一定是來源于碳酸鈣的分解；
（2）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，10g；
（3）①C；
②A點處對應(yīng)的所加碳酸鈉溶液質(zhì)量：55g．

點評 本題難度不是很大，掌握溶液的酸堿性、二氧化碳的化學性質(zhì)、碳酸鹽的化學性質(zhì)等是正確解題的關(guān)鍵．