Question

廣西有大量的石灰石，為了測定某地石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)，且不溶于水），某興趣小組的同學設(shè)計了三個實驗方案并進行了如下探究：
方案I：①稱取石灰石樣品10g②高溫煅燒至質(zhì)量不再改變，然后把剩余固體放在密閉干燥的容器中冷卻至室溫，稱得剩余固體質(zhì)量為6.04g．
方案Ⅱ：①稱取石灰石樣品10g　②加入足量的質(zhì)量分數(shù)為10%的稀鹽酸100g，使碳酸鈣完全溶解�、圻^濾后在濾液中加入過量的質(zhì)量分數(shù)為15%的碳酸鈉溶液150g④將步驟③中的沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質(zhì)量為9g．
方案Ⅲ：①稱取石灰石樣品lO g②加入足量的稀鹽酸，使碳酸鈣全部溶解
③用導(dǎo)管將生成的氣體通入澄清石灰水（過量）�、軐⒉襟E③中生成的沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質(zhì)量為8.8g．
根據(jù)上述回答問題：
（1）在方案I中冷卻剩余固體為什么要在密閉干燥的容器中進行？
（2）某同學根據(jù)方案I計算碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)過程如下：設(shè)石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量為X，則
CaCO₃ CaO+CO₂↑
100　　　　 56
x　　　　 6.04g
　 x=lO．78g
CaCO₃%=×100%=107.8%
以上解法得出碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)超過100%，造成計算結(jié)果錯誤的原因是______，正確的計算結(jié)果是______．
（3）方案Ⅱ中求碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)時，下列數(shù)據(jù)不需要的是______（填序號）．
A．10%、100g　　B．10g　　C．15%、150g　 D．9g
（4）通過對三個方案中的碳酸鈣質(zhì)量分數(shù)的計算可知，方案Ⅲ計算得出的碳酸鈣質(zhì)量分數(shù)要比方案工和方案Ⅱ低，你認為其中可能的原因是下面的______（填序號）．
A．生成的二氧化碳有部分溶于水　　B．導(dǎo)管中仍有部分二氧化碳未排出．
C．生成的沉淀不應(yīng)該洗滌和干燥　　D．稀鹽酸不應(yīng)加足量
（5）請你另外設(shè)計一個實驗方案，測定石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．（提示：可以從求雜質(zhì)的角度來分析）

Answer 1

解：
（1）石灰石高溫煅燒后生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣能吸收空氣中的水分，冷卻時要在密閉干燥容器中進行；
（2）因為剩余固體質(zhì)量6.04g包含了雜質(zhì)質(zhì)量，所以得出碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)超過100%；
生成二氧化碳質(zhì)量=10g-6.04g=3.96g，
設(shè)生成3.96g二氧化碳，需碳酸鈣質(zhì)量為x
CaCO₃ CaO+CO₂↑
100 44
x 3.96g
x=9g
CaCO₃%=×100%=90%
（3）方案Ⅱ是：碳酸鈣與過量稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，氯化鈣和過量碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，生成碳酸鈣的質(zhì)量等于石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量，其中只需知道稀鹽酸與碳酸鈉過量即可，不需知道具體數(shù)據(jù)，故選AC；
（4）方案Ⅲ是：根據(jù)生成的二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣質(zhì)量來計算石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，而二氧化碳溶于水且導(dǎo)管中仍有部分二氧化碳未導(dǎo)出，計算得出的碳酸鈣質(zhì)量分數(shù)要比方案工和方案Ⅱ低，故選AB；
（5）雜質(zhì)不參與反應(yīng)，且不溶于水設(shè)計實驗：
實驗步驟：①稱取石灰石樣品W₁g； ②加入足量的鹽酸，使碳酸鈣全部溶解；③過濾、洗滌、干燥，稱量不溶物（即雜質(zhì)）的質(zhì)量為W₂g；④根據(jù)（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．
故答案為：
（1）因為剩余固體中的氧化鈣能吸收空氣中的水分
（2）剩余固體質(zhì)量6.04g包括了雜質(zhì)的質(zhì)量；90%；
（3）AC；
（4）AB；
（5）實驗步驟：①稱取石灰石樣品W₁g； ②加入足量的鹽酸，使碳酸鈣全部溶解；③過濾、洗滌、干燥，稱量不溶物（即雜質(zhì)）的質(zhì)量為W₂g；④根據(jù)（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．
分析：（1）根據(jù)石灰水高溫煅燒后生成物的性質(zhì)解答；
（2）根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量，可求參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量，從而可求石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．
（3）根據(jù)求碳酸鈣質(zhì)量分數(shù)所需數(shù)據(jù)來解答；
（4）方案Ⅲ是根據(jù)生成碳酸鈣質(zhì)量來計算石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，其中生成二氧化碳質(zhì)量是關(guān)鍵；
（3）根據(jù)雜質(zhì)不參加反應(yīng)，且不溶于水，來設(shè)計實驗．
點評：本題是運用化學中的基本思想質(zhì)量守恒思想，通過歸納碳酸鈣在不同變化過程中相同點和不同點有效地尋找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系以及融合點和嫁接點，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維能力．