Question

有一種石灰石樣品的成分是碳酸鈣和二氧化硅（SiO₂是一種不溶于水，不與鹽酸反應，耐高溫的固體），某化學興趣小組為測定這種石灰石樣品中二氧化硅的質量分數，進行了如下實驗：
①稱取25.0g石灰石樣品，平均分成質量相等的兩份，并分別加工成塊狀和粉末狀；
②將100mL稀鹽酸平均分成體積相等的兩份，并分別倒入兩個錐形瓶中；
③將上述兩份樣品分別投入各盛有50mL稀鹽酸（足量）的兩個錐形瓶中，測得生成二氧化碳的質量與反應時間的關系如右圖所示。請回答：

（1）由圖中曲線分析得出，影響該化學反應速率的因素是：                               。
（2）若實驗測得該石灰石樣品中二氧化硅的質量分數為20%，則m的值為多少？（要有計算過程）
（3）若再稱取12.5g二氧化硅的質量分數為20%的該石灰石樣品進行煅燒，一段時間后冷卻至室溫，稱得剩余固體的質量為10.3g，則10.3g剩余固體中鈣元素的質量為           。

Answer 1

（1）反應物間的接觸面積；（2）4.4； （3）4g。

解析試題分析：（1）根據圖示可知，粉末狀的碳酸鈣比塊狀的碳酸鈣反應的快，因為塊狀和粉末狀的碳酸鈣在與鹽酸反應時，與鹽酸的接觸面積不同，粉末狀的碳酸鈣與鹽酸接觸面積大，所以反應快。
（2）根據題意，書寫出反應的化學方程式，由石灰石樣品中二氧化硅的質量分數為20%，可求出一半樣品中的碳酸鈣的質量=12.5g×（1－20%）=10g，進而利用碳酸鈣與二氧化碳的質量比，可求出二氧化碳的質量，即m的值。
解：根據圖示可知，12.5g的石灰石樣品完全反應，可生成CO₂質量為m
CaCO₃ ＋ 2HCl = CaCl₂ ＋ H₂O ＋ CO₂↑
100                          44
10g                          m
100 ：44 =10g：m
解得m=4.4g
答：m的值為4.4。
（3）根據題意，碳酸鈣高溫分解，生成氧化鈣和二氧化碳，故反應的化學方程式為CaCO₃ CaO＋CO₂↑；
由于生成物二氧化碳氣體的逸出，故反應后的固體質量會減小，但根據反應的化學方程式可知，減少的質量是二氧化碳的質量，即C、O兩種元素的質量，而固體中鈣元素的質量沒變；結合題（2）可知，12.5g該石灰石樣品中含碳酸鈣10g，則其中含有的鈣元素的質量為10g××100%=4g。
考點：根據化學反應方程式的計算，影響化學反應速率的因素探究，質量守恒定律及其應用
點評：此題是關于化學方程式的計算題，要求學生有較強的識圖能力和數據分析能力，解題的關鍵是根據題意找出恰好完全反應時，參加反應的碳酸鈣的質量，再利用相關的化學反應，并依據已知量對未知的應求量進行求解計算即可。