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量分數（假設雜質不參加反應，且不溶于水），某興趣小組的同學設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，稱得剩余固體質量為6.04g．
方案Ⅱ：①稱取石灰石樣品10g  ②加入足量的質量分數為10%的稀鹽酸100g，使碳酸鈣完全溶解  ③過濾后在濾液中加入過量的質量分數為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用導管將生成的氣體通入澄清石灰水（過量）  ④將步驟③中生成的沉淀過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀質量為8.8g．
根據上述回答問題：
（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）某同學根據方案I計算碳酸鈣的質量分數過程如下：設石灰石中碳酸鈣的質量為X，則
CaCO₃ 

高溫  .

CaO+CO₂↑
100         56
x         6.04g

100

x

=

56

6.04g

   x=lO．78g 
CaCO₃%=

10.78

10

×100%=107.8%
以上解法得出碳酸鈣的質量分數超過100%，造成計算結果錯誤的原因是______，正確的計算結果是______．
（3）方案Ⅱ中求碳酸鈣的質量分數時，下列數據不需要的是______（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量分數的計算可知，方案Ⅲ計算得出的碳酸鈣質量分數要比方案工和方案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．導管中仍有部分二氧化碳未排出．
C．生成的沉淀不應該洗滌和干燥    D．稀鹽酸不應加足量
（5）請你另外設計一個實驗方案，測定石灰石中碳酸鈣的質量分數．（提示：可以從求雜質的角度來分析）

Answer 1

（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）因為剩余固體質量6.04g包含了雜質質量，所以得出碳酸鈣的質量分數超過100%；
生成二氧化碳質量=10g-6.04g=3.96g，
設生成3.96g二氧化碳，需碳酸鈣質量為x
CaCO₃ 

高溫  .

CaO+CO₂↑
100              44
x                3.96g

100

44

=

x

3.96

      x=9g
CaCO₃%=

9

10

×100%=90%
（3）方案Ⅱ是：碳酸鈣與過量稀鹽酸反應生成氯化鈣，氯化鈣和過量碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀，生成碳酸鈣的質量等于石灰石中碳酸鈣的質量，其中只需知道稀鹽酸與碳酸鈉過量即可，不需知道具體數據，故選AC；
（4）方案Ⅲ是：根據生成的二氧化碳與氫氧化鈣反應，生成碳酸鈣質量來計算石灰石中碳酸鈣的質量分數，而二氧化碳溶于水且導管中仍有部分二氧化碳未導出，計算得出的碳酸鈣質量分數要比方案工和方案Ⅱ低，故選AB；
（5）雜質不參與反應，且不溶于水設計實驗：
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）的質量為W₂g；④根據（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質量分數．
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）剩余固體質量6.04g包括了雜質的質量；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）的質量為W₂g；④根據（W₁-W₂）/W₁×100%，即可求出碳酸鈣的質量分數．