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20 [2024 乐山期中]已知:$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$。同学们从砂石场采集到一些石灰石(主要成分为$\ce{CaCO_{3}}$),他们取 60 g 该石灰石进行高温加热(所含杂质在加热过程中不发生变化),测得反应过程中固体的质量与反应时间的关系如表,请分析并计算:
(1) 当石灰石完全反应时,生成$\ce{CO_{2}}$的质量为
(2) 该石灰石中碳酸钙的质量分数。(写出计算过程,结果精确到 0.1%)
(1) 当石灰石完全反应时,生成$\ce{CO_{2}}$的质量为
22 g
。(2) 该石灰石中碳酸钙的质量分数。(写出计算过程,结果精确到 0.1%)
答案
20. (1) 22 g
(2) 解:设60 g该石灰石中含有碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
$100\quad\quad\quad\quad\quad 44$
$x\quad\quad\quad\quad\quad 22\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{22\ \mathrm{g}}\quad x=50\ \mathrm{g}$
该石灰石中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{50\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g}}×100\%\approx83.3\%$。
答:该石灰石中碳酸钙的质量分数约为83.3%。
【解析】(1) 结合表格数据可知,生成二氧化碳的质量为$60\ \mathrm{g}-38\ \mathrm{g}=22\ \mathrm{g}$。
(2) 解:设60 g该石灰石中含有碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
$100\quad\quad\quad\quad\quad 44$
$x\quad\quad\quad\quad\quad 22\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{22\ \mathrm{g}}\quad x=50\ \mathrm{g}$
该石灰石中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{50\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g}}×100\%\approx83.3\%$。
答:该石灰石中碳酸钙的质量分数约为83.3%。
【解析】(1) 结合表格数据可知,生成二氧化碳的质量为$60\ \mathrm{g}-38\ \mathrm{g}=22\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
本题考查碳酸钙分解的化学计算，解题思路：首先根据质量守恒定律，反应前后固体质量的差值即为生成二氧化碳的质量，需先确定反应完全时的固体质量（表格中150s和180s固体质量不再变化，说明反应完全）；再利用化学方程式中碳酸钙与二氧化碳的质量比，计算出碳酸钙的质量，最后计算碳酸钙在石灰石中的质量分数。
【解析】
(1) 由表格数据可知，反应进行到150s和180s时，固体质量均为38g，说明碳酸钙已完全反应。根据质量守恒定律，生成$\ce{CO_{2}}$的质量为：$60\ \mathrm{g} - 38\ \mathrm{g} = 22\ \mathrm{g}$。
(2) 设60g该石灰石中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
$\begin{aligned}100&\quad\quad\quad\quad 44\\x&\quad\quad\quad\quad 22\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{22\ \mathrm{g}}$，解得$x = 50\ \mathrm{g}$。
该石灰石中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{50\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g}}×100\% ≈83.3\%$。
【答案】
(1) $22\ \mathrm{g}$；(2) 该石灰石中碳酸钙的质量分数约为$83.3\%$。
【知识点】
根据化学方程式计算、质量守恒定律、碳酸钙分解反应
【点评】
本题结合表格数据考查化学计算，核心是利用质量守恒定律确定生成二氧化碳的质量，再结合化学方程式进行计算，需准确分析表格中固体质量的变化判断反应完全的时刻，属于常规化学计算题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查碳酸钙分解的化学计算，解题思路：首先根据质量守恒定律，反应前后固体质量的差值即为生成二氧化碳的质量，需先确定反应完全时的固体质量（表格中150s和180s固体质量不再变化，说明反应完全）；再利用化学方程式中碳酸钙与二氧化碳的质量比，计算出碳酸钙的质量，最后计算碳酸钙在石灰石中的质量分数。
【解析】
(1) 由表格数据可知，反应进行到150s和180s时，固体质量均为38g，说明碳酸钙已完全反应。根据质量守恒定律，生成$\ce{CO_{2}}$的质量为：$60\ \mathrm{g} - 38\ \mathrm{g} = 22\ \mathrm{g}$。
(2) 设60g该石灰石中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
$\begin{aligned}100&\quad\quad\quad\quad 44\\x&\quad\quad\quad\quad 22\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{22\ \mathrm{g}}$，解得$x = 50\ \mathrm{g}$。
该石灰石中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{50\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g}}×100\% ≈83.3\%$。
【答案】
(1) $22\ \mathrm{g}$；(2) 该石灰石中碳酸钙的质量分数约为$83.3\%$。
【知识点】
根据化学方程式计算、质量守恒定律、碳酸钙分解反应
【点评】
本题结合表格数据考查化学计算，核心是利用质量守恒定律确定生成二氧化碳的质量，再结合化学方程式进行计算，需准确分析表格中固体质量的变化判断反应完全的时刻，属于常规化学计算题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
1 [2025 常州段考]化学兴趣小组开展“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
【活动1】认识供氧器。
如图甲为某款家用制氧机结构示意图。
(1) 加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外,还可以起到的作用是。
【活动2】自制供氧器。
学习小组利用身边物品,模仿市售制氧机,自制了如图乙的简易供氧器。
(2) 写出图乙中发生反应的化学方程式:。
(3) 若想利用 B 装置监测产生氧气的气流速度,B 图中有一处不足之处,你的改进措施是
。
(4) 验证 B 瓶导出的气体是氧气的方法是。
(5) 制作简易供氧器在选择反应原理时,需要考虑的因素有(填字母)。
A. 原料是否廉价易得 B. 反应速率是否适中 C. 制得气体是否纯净 D. 是否安全、环保
【活动1】认识供氧器。
如图甲为某款家用制氧机结构示意图。
(1) 加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外,还可以起到的作用是。
【活动2】自制供氧器。
学习小组利用身边物品,模仿市售制氧机,自制了如图乙的简易供氧器。
(2) 写出图乙中发生反应的化学方程式:。
(3) 若想利用 B 装置监测产生氧气的气流速度,B 图中有一处不足之处,你的改进措施是
。
(4) 验证 B 瓶导出的气体是氧气的方法是。
(5) 制作简易供氧器在选择反应原理时,需要考虑的因素有(填字母)。
A. 原料是否廉价易得 B. 反应速率是否适中 C. 制得气体是否纯净 D. 是否安全、环保
答案
1. (1) 使氧气具有一定的湿度(合理答案均可)
(2) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(3) 将导管a延长并伸入到液面以下
(4) 将带火星的木条放在B瓶导管b出口处,若木条复燃,则说明该气体是氧气
(5) ABCD
(2) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(3) 将导管a延长并伸入到液面以下
(4) 将带火星的木条放在B瓶导管b出口处,若木条复燃,则说明该气体是氧气
(5) ABCD
解析
【分析】
本题围绕简易供氧器展开，需结合氧气制取、性质及实验装置的相关知识逐一分析：
(1) 加湿仓中氧气通过水时会携带水汽，除过滤杂质外，还能给氧气加湿，使其更适合呼吸；
(2) 图乙中反应为过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，据此书写化学方程式；
(3) 监测氧气气流速度需观察气泡，当前B装置中导管a未伸入液面下，无法形成气泡，需调整导管位置；
(4) 利用氧气能使带火星木条复燃的特性，验证导出气体是否为氧气；
(5) 选择反应原理时，需综合考虑原料成本、反应速率、气体纯度、安全性等因素。
【解析】
(1) 加湿仓的水可使氧气通过时增加湿度，起到加湿氧气的作用，故答案为使氧气具有一定的湿度；
(2) 过氧化氢在二氧化锰催化下分解，化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(3) B装置中导管a未伸入液面，无法观察气流，改进措施是将导管a延长并伸入到液面以下，通过气泡产生的快慢监测流速；
(4) 验证氧气的方法：将带火星的木条放在B瓶导管b出口处，若木条复燃，则说明该气体是氧气；
(5) 选择反应原理时，原料需廉价易得，反应速率适中便于控制，制得气体要纯净，且反应安全环保，故ABCD均符合要求。
【答案】
(1) 使氧气具有一定的湿度(合理即可)
(2) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(3) 将导管a延长并伸入到液面以下
(4) 将带火星的木条放在B瓶导管b出口处，若木条复燃，则说明该气体是氧气
(5) ABCD
【知识点】
氧气的制取、氧气的检验、实验装置改进
【点评】
本题以自制简易供氧器为载体，将化学知识与生活实践结合，考查氧气制取、性质及实验设计的相关内容，注重学生应用能力与实践思维的培养，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕简易供氧器展开，需结合氧气制取、性质及实验装置的相关知识逐一分析：
(1) 加湿仓中氧气通过水时会携带水汽，除过滤杂质外，还能给氧气加湿，使其更适合呼吸；
(2) 图乙中反应为过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，据此书写化学方程式；
(3) 监测氧气气流速度需观察气泡，当前B装置中导管a未伸入液面下，无法形成气泡，需调整导管位置；
(4) 利用氧气能使带火星木条复燃的特性，验证导出气体是否为氧气；
(5) 选择反应原理时，需综合考虑原料成本、反应速率、气体纯度、安全性等因素。
【解析】
(1) 加湿仓的水可使氧气通过时增加湿度，起到加湿氧气的作用，故答案为使氧气具有一定的湿度；
(2) 过氧化氢在二氧化锰催化下分解，化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(3) B装置中导管a未伸入液面，无法观察气流，改进措施是将导管a延长并伸入到液面以下，通过气泡产生的快慢监测流速；
(4) 验证氧气的方法：将带火星的木条放在B瓶导管b出口处，若木条复燃，则说明该气体是氧气；
(5) 选择反应原理时，原料需廉价易得，反应速率适中便于控制，制得气体要纯净，且反应安全环保，故ABCD均符合要求。
【答案】
(1) 使氧气具有一定的湿度(合理即可)
(2) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(3) 将导管a延长并伸入到液面以下
(4) 将带火星的木条放在B瓶导管b出口处，若木条复燃，则说明该气体是氧气
(5) ABCD
【知识点】
氧气的制取、氧气的检验、实验装置改进
【点评】
本题以自制简易供氧器为载体，将化学知识与生活实践结合，考查氧气制取、性质及实验设计的相关内容，注重学生应用能力与实践思维的培养，难度适中。
【难度系数】
0.6
