Question

6．化學小組同學取一定量碳酸鈣固體高溫煅燒一段時間，冷卻后，對剩余固體成分進行如下探究．
【查閱資料】工業上通常采用高溫煅燒石灰石的方法制生石灰，化學方程式為：
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑．
該化學小組取80g的固體樣品煅燒（雜質質量無變化），煅燒過程中固體質量變化如圖所示，求：①碳酸鈣中鈣元素的質量分數為40%；
②該石灰石樣品中碳酸鈣的純度．
【提出問題】煅燒后剩余固體成分是什么？
【猜想與假設】剩余固體成分：
I．全部是氧化鈣Ⅱ．氧化鈣和碳酸鈣Ⅲ．全部是碳酸鈣
在老師指導下，小組同學設計如下實驗，探究上述猜想是否成立．
【進行實驗】
①甲同學取一定量的剩余固體于試管中，加入一定量的水振蕩，有白色不溶物．甲同學據此認為試管中的固體為碳酸鈣，即猜想Ⅲ成立．乙同學認為上述實驗不足以證明猜想Ⅲ成立，其理由是氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣微溶于水，也可能出現白色不溶物．
②乙同學取一定量的剩余固體于試管中，加入一定量的水，觸摸試管外壁感覺發熱，繼續向試管中加入幾滴稀鹽酸，沒有氣泡產生．乙同學據此認為試管中的固體只有氧化鈣，即猜想I成立．丙同學認為乙的實驗不足以證明猜想I成立，理由是即使有碳酸鈣，加入的少量稀鹽酸先消耗氫氧化鈣，也不會出現氣泡．
③丙同學利用水、無色酚酞溶液和稀鹽酸證明了猜想Ⅱ成立，請完成實驗報告．

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取少量剩余固體于試管中，加水 振蕩，過濾 取濾液滴加無色酚酞溶液 取濾渣滴加足量的稀鹽酸	溶液變紅 有氣泡產生	猜想Ⅱ成立

【反思拓展】工業制生石灰的過程中同時得到副產品二氧化碳．下列用途是利用二氧化碳化學性質的是ACD．
A．氣體肥料       B．制干冰      C．制純堿      D．制碳酸飲料．

Answer 1

分析 根據化合物中元素的質量分數=$\frac{相對原子質量×原子個數}{相對分子質量}$×100%，進行分析；根據圖象結合化學方程式即可求出石灰石中碳酸鈣的質量，則可以計算碳酸鈣的質量分數；根據物質的性質進行分析，碳酸鈣高溫能分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣能與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣是微溶于水的物質，其水溶液呈堿性，碳酸鈣能與鹽酸反應生成二氧化碳氣體．

解答 解：【查閱資料】①碳酸鈣中鈣元素的質量分數為：$\frac{40}{40+12+16×3}$×100%=40%
②由圖中信息可知，完全反應后，固體質量減少了：80g-58g=22g，即反應生成了22g二氧化碳，
設碳酸鈣的質量為x，
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，
100            44
 x             22g
$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{22g}$，
x=50g，
該石灰石中CaCO₃質量分數為：$\frac{50g}{80g}$×100%=62.5%，
答：石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數是62.5%
【猜想與假設】Ⅱ．部分反應的情況既有氧化鈣也有碳酸鈣；
①取一定量的剩余固體于試管中，加入一定量的水振蕩，有白色不溶物不足以說明只有碳酸鈣，因為氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣微溶于水，也是白色沉淀；
②取一定量的剩余固體于試管中，加入一定量的水，觸摸試管外壁感覺發熱，繼續向試管中加入幾滴稀鹽酸，沒有氣泡產生，說明有氧化鈣，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，不能說明猜想Ⅲ成立，原因是即使有碳酸鈣，加入的少量稀鹽酸先消耗氫氧化鈣，也不會出現氣泡；
③利用水、無色酚酞溶液證明氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，用稀鹽酸證明碳酸鈣存在；步驟如下：

實驗步驟	實驗現象
取少量剩余固體于試管中，加水 振蕩，過濾 取濾液滴加無色酚酞溶液 取濾渣滴加足量的稀鹽酸	溶液變紅 有氣泡產生

【反思拓展】
物質的化學性質是指在化學變化中表現出來的性質，做氣體肥料、制純堿、制碳酸飲料都利用了化學性質．
故答案為：【查閱資料】①40%②62.5%；
【猜想與假設】Ⅱ．氧化鈣和碳酸鈣
【進行實驗】
①氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣微溶于水，也可能出現白色不溶物
②即使有碳酸鈣，加入的少量稀鹽酸先消耗氫氧化鈣，也不會出現氣泡
③

實驗步驟	實驗現象
取少量剩余固體于試管中，加水 振蕩，過濾 取濾液滴加無色酚酞溶液 取濾渣滴加足量的稀鹽酸	溶液變紅 有氣泡產生

【反思拓展】ACD．

點評 本題考查了物質變質成分的探究，完成此題，可以依據已有的物質的性質進行．要求同學們熟練掌握常見物質的性質，以便靈活應用．