Question

南京某中學學習小組考察過溶洞后，為溶洞中形態(tài)各異的石筍和鐘乳石而驚嘆，決定設計和實施簡單的實驗--模擬溶洞的“形成”．從教材上查得如下資料：
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，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應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壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．洞頂?shù)乃�在慢慢向下滲透時，水中的碳酸氫鈣發(fā)生上述反應，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，當鐘乳石與石筍相連時就形成了石柱．
（1）他們設計并完成了模擬溶洞“形成”的實驗．其實驗過程如圖，試回答：

實現(xiàn)轉(zhuǎn)化①需要通入足量的氣體A，A的化學式是

 

；B溶液中溶質(zhì)的化學式是

 

；實現(xiàn)轉(zhuǎn)化②，通常采用的基本操作方法是

 

．
（2）他們用采集的石灰?guī)r樣品進行相關(guān)實驗．將采集到的樣品用水沖洗后晾干，稱取24.00g樣品平均分成兩份，分別與足量相同質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸反應進行下列測定（如圖1），經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到釋放出二氧化碳的質(zhì)量與反應時間的關(guān)系圖（如圖2）．

①圖1所示實驗中數(shù)據(jù)記錄紙上應該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是

 

和

 

．
②由圖2中曲線可以看出，固體物質(zhì)與液體物質(zhì)反應，當其他條件相同時，接觸面積越

 

，其反應速率越

 

．
③試求樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)（假設樣品中其他雜質(zhì)不參加反應，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的化學方程式可以計算出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(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，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂”可知氣體A是二氧化碳，其化學式為CO₂；B中的溶質(zhì)是碳酸氫鈣，其化學式為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壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O”可知能實現(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所示的兩個量可知圖1中實驗中數(shù)據(jù)記錄紙上應該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是電子天平示數(shù)（或錐形瓶體系質(zhì)量）和計時器示數(shù)（或反應時間）．
②由圖2所示的圖象可知：在反應結(jié)束前某一溫度時，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，因此反應速率慢．
③設每份樣品中CaCO₃的質(zhì)量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
 x                   3.30g

100

44

=

x

3.30g

，
x=7.50g
樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為

7.50g

24g÷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）；計時器示數(shù)（或反應時間）（答案不分先后順序）
②大快（或小慢）
③樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為62.5%

點評：本題主要考查分析和應用信息解答實際問題的能力、影響反應速率的因素和有關(guān)化學方程式的計算，難度較大．