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100
偏小
二氧化碳能溶于
水,且能与水反应
40
盐酸浓度逐渐减小
注射器活塞回到原位
m
有气泡产生,溶液由浑浊变澄清
cd
8.8
$\ce{CO_{2}}$
解:(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为$x。$
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl\xlongequal{\;\;}CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
x 8.8g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\ \ \ x=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中杂质的质量为$25\ \mathrm{g}-20\ \mathrm{g}=5\ \mathrm{g}。$
(3) 样品中碳酸钙的质量分数为$\frac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=80\%。$
答:石灰石样品中杂质的质量是5 g,样品中碳酸钙的质量分数为80%。
【分析】
本题围绕二氧化碳的制取与性质探究展开,需结合实验原理、装置特点及图像信息逐一分析各问题:
1. 量筒规格选择:根据生成二氧化碳体积与稀盐酸体积,判断所需量筒量程,需选略大于总体积的量筒以保证测量准确;
2. 植物油的作用:植物油可隔绝二氧化碳与水,防止二氧化碳溶于水、与水反应,不加植物油会导致测得的二氧化碳体积偏小;
3. 生成二氧化碳体积计算:结合稀盐酸体积与量筒最终水体积,得出二氧化碳体积;
4. 反应速率影响因素:反应中反应物浓度降低,导致反应速率减小;
5. 气密性检查:利用装置内外压强差,拉活塞后松开,若活塞回到原位,说明气密性良好;
6. 注射器选择:根据压强变化图像,先推入试剂时压强减小,对应二氧化碳与澄清石灰水反应,故先推注射器m;
7. 反应现象与图像对应:第二次推入稀盐酸,与碳酸钙反应产生气泡,溶液由浑浊变澄清,对应压强上升的cd段。
【解析】
(1) 生成二氧化碳体积约为40mL,加入的稀盐酸体积为20mL,总体积约60mL,因此量筒规格选100mL,故填100;
(2) 乙中不加植物油时,二氧化碳能溶于水且能与水反应,部分二氧化碳会溶解在水中,导致测得的二氧化碳体积偏小,故填偏小;二氧化碳能溶于水,且能与水反应;
(3) 稀盐酸体积为20mL,最终量筒中水的体积减去稀盐酸体积即为生成二氧化碳的体积,计算得40mL,故填40;
(4) 反应过程中,盐酸不断被消耗,浓度逐渐减小,反应物浓度降低导致反应速率不断减小,故填盐酸浓度逐渐减小;
(5) 检查装置气密性时,向外拉动注射器活塞,装置内压强减小,松开手后,若装置气密性良好,外界空气进入使压强恢复,注射器活塞会回到原位,故填注射器活塞回到原位;
(6) 由压强图像可知,先推入试剂时压强减小,说明二氧化碳与试剂反应使瓶内压强降低,二氧化碳与澄清石灰水反应会使压强减小,故先推注射器m,填m;
(7) 第二次推入注射器n中的稀盐酸,稀盐酸与三颈烧瓶中的碳酸钙反应,产生二氧化碳气体,现象为有气泡产生,溶液由浑浊变澄清;此时瓶内压强增大,对应图③中的cd段,故填有气泡产生,溶液由浑浊变澄清;cd。
【答案】
100;偏小;二氧化碳能溶于水,且能与水反应;40;盐酸浓度逐渐减小;注射器活塞回到原位;m;有气泡产生,溶液由浑浊变澄清;cd
【知识点】
二氧化碳的制取;二氧化碳的性质;装置气密性检查
【点评】
本题综合考查二氧化碳的制取、性质及实验操作,需结合实验原理、装置特点和图像信息分析,注重实验细节的理解与应用,难度适中。
【难度系数】
0.6
【分析】首先观察图像,确定生成气体的质量为8.8g,该气体是碳酸钙与稀盐酸反应生成的CO₂;要计算杂质质量,需利用化学方程式,根据CO₂的质量求出反应的CaCO₃质量,再用样品总质量减去CaCO₃质量得到杂质质量;碳酸钙的质量分数为CaCO₃质量与样品总质量的比值乘以100%。
【解析】(1) 由图像可知,生成气体的最大质量为8.8g,石灰石中的碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,故该气体为$\ce{CO_{2}}$。
(2) 设参加反应的碳酸钙的质量为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
x 8.8g
$\frac{100}{44} = \frac{x}{8.8\ \mathrm{g}}$
解得:$x = \frac{100×8.8\ \mathrm{g}}{44} = 20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中杂质的质量为:$25\ \mathrm{g} - 20\ \mathrm{g} = 5\ \mathrm{g}$。
(3) 样品中碳酸钙的质量分数为:$\frac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% = 80\%$。
【答案】8.8;$\ce{CO_{2}}$;石灰石样品中杂质的质量是5g,样品中碳酸钙的质量分数为80%。
【知识点】化学方程式计算、质量分数计算、碳酸钙与盐酸反应
【点评】本题结合图像考查化学计算,核心是从图像中提取有效数据,再根据反应的化学方程式进行计算,步骤清晰,难度适中,适合学生巩固化学计算的基本方法。
【难度系数】0.5