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5. [2025 淄博期中]某化学小组的同学要测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，进行如下实验：取 25 g 石灰石样品放入烧杯，然后向里面逐滴加入一定质量、某浓度的稀盐酸，直至与样品充分反应(杂质不反应)，产生的二氧化碳质量随反应时间的变化关系如图所示。分析并回答下列问题：
(1) 反应生成二氧化碳的质量是
(2) 从图中可看出，随着反应的进行，产生二氧化碳的速率越来越小。请分析原因：
(3) 石灰石样品中碳酸钙的质量分数为
(1) 反应生成二氧化碳的质量是
8.8 g
。(2) 从图中可看出，随着反应的进行，产生二氧化碳的速率越来越小。请分析原因：
稀盐酸浓度不断降低
。(3) 石灰石样品中碳酸钙的质量分数为
80%
。答案
5.（1）8.8 g （2）稀盐酸浓度不断降低 （3）80%
〔解析〕（1）碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，由图示可知，反应生成二氧化碳的质量是8.8 g。
（2）从图中可看出，随着反应的进行，产生二氧化碳的速率越来越小，原因是稀盐酸浓度不断降低。（3）设石灰石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$x$ 8.8 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\ \ \ x=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=80\%$。
〔解析〕（1）碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，由图示可知，反应生成二氧化碳的质量是8.8 g。
（2）从图中可看出，随着反应的进行，产生二氧化碳的速率越来越小，原因是稀盐酸浓度不断降低。（3）设石灰石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$x$ 8.8 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\ \ \ x=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=80\%$。
解析
【分析】
这道题结合反应图像考察化学计算相关知识点，解题思路如下：
1. 第一问直接读取图像信息：反应完全后生成气体的质量不再增加，图像平台段对应的纵坐标数值就是最终生成二氧化碳的总质量，直接读数即可。
2. 第二问分析反应速率变慢的原因：影响固液反应速率的常见因素有反应物浓度、接触面积等，本题中碳酸钙固体没有额外变化，随着反应进行，作为反应物的HCl被不断消耗，稀盐酸的溶质质量分数逐渐降低，反应物浓度变小，反应速率就会随之减慢，因此产生二氧化碳的速率越来越小。
3. 第三问计算碳酸钙质量分数：首先根据碳酸钙和盐酸反应的化学方程式，利用生成的CO₂的质量，列比例式计算出参加反应的纯净碳酸钙的质量，再用碳酸钙质量除以石灰石样品的总质量，乘以100%就能得到样品中碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 由图像可知，反应进行到4min后，气体质量不再变化，最终生成二氧化碳的质量为8.8g。
(2) 随着反应的进行，稀盐酸中的溶质HCl不断被消耗，稀盐酸的浓度逐渐降低，反应物浓度越小，反应速率越慢，因此产生二氧化碳的速率越来越小。
(3) 设25g石灰石样品中含有的碳酸钙质量为x：
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 8.8\ \mathrm{g}$
列比例式：$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}$，解得$x=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% = 80\%$
【答案】
(1) 8.8 g
(2) 稀盐酸浓度不断降低
(3) 80%
【知识点】
化学方程式计算；反应速率影响因素；图像数据分析
【点评】
本题属于初中化学基础综合题型，难度较低，既考察了学生从反应图像中提取有效数据的能力，也考察了对化学反应速率影响因素的理解，同时巩固了含杂质样品的化学方程式计算的规范步骤，需要注意代入化学方程式计算的量必须是纯净物的质量，避免直接用样品总质量代入计算的常见错误。
【难度系数】
0.7
这道题结合反应图像考察化学计算相关知识点，解题思路如下：
1. 第一问直接读取图像信息：反应完全后生成气体的质量不再增加，图像平台段对应的纵坐标数值就是最终生成二氧化碳的总质量，直接读数即可。
2. 第二问分析反应速率变慢的原因：影响固液反应速率的常见因素有反应物浓度、接触面积等，本题中碳酸钙固体没有额外变化，随着反应进行，作为反应物的HCl被不断消耗，稀盐酸的溶质质量分数逐渐降低，反应物浓度变小，反应速率就会随之减慢，因此产生二氧化碳的速率越来越小。
3. 第三问计算碳酸钙质量分数：首先根据碳酸钙和盐酸反应的化学方程式，利用生成的CO₂的质量，列比例式计算出参加反应的纯净碳酸钙的质量，再用碳酸钙质量除以石灰石样品的总质量，乘以100%就能得到样品中碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 由图像可知，反应进行到4min后，气体质量不再变化，最终生成二氧化碳的质量为8.8g。
(2) 随着反应的进行，稀盐酸中的溶质HCl不断被消耗，稀盐酸的浓度逐渐降低，反应物浓度越小，反应速率越慢，因此产生二氧化碳的速率越来越小。
(3) 设25g石灰石样品中含有的碳酸钙质量为x：
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 8.8\ \mathrm{g}$
列比例式：$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}$，解得$x=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% = 80\%$
【答案】
(1) 8.8 g
(2) 稀盐酸浓度不断降低
(3) 80%
【知识点】
化学方程式计算；反应速率影响因素；图像数据分析
【点评】
本题属于初中化学基础综合题型，难度较低，既考察了学生从反应图像中提取有效数据的能力，也考察了对化学反应速率影响因素的理解，同时巩固了含杂质样品的化学方程式计算的规范步骤，需要注意代入化学方程式计算的量必须是纯净物的质量，避免直接用样品总质量代入计算的常见错误。
【难度系数】
0.7
6. 用图甲所示的装置制取干燥的$\ce{CO_{2}}$，并对$\ce{CO_{2}}$的部分性质进行探究。
（第6题图）
【查阅资料】
① $\ce{HCl + NaHCO_{3} = NaCl + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$；$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
② 浓硫酸具有吸水性；稀硫酸不具有吸水性。
（1）装置 A 中发生反应的化学方程式为$\underline{\hspace{10cm}}$。
（2）① 装置 B 中饱和$\ce{NaHCO_{3}}$溶液的作用是$\underline{\hspace{8cm}}$。
② 装置 C 中试剂 X 应该选用$\underline{\hspace{2cm}}$（填字母）。
a. 稀硫酸
b. 浓硫酸
c. 澄清石灰水
（3）收集$\ce{CO_{2}}$并验满。将集满$\ce{CO_{2}}$的锥形瓶与盛有足量$\ce{NaOH}$溶液的注射器和压强传感器密封连接，缓慢地将$\ce{NaOH}$溶液注入锥形瓶中，采集信息形成图像，如图乙所示。
① 检验图甲装置 D 中$\ce{CO_{2}}$已经集满的方法是$\underline{\hspace{8cm}}$。
② 随着反应的进行，锥形瓶中压强降低的原因是$\underline{\hspace{8cm}}$。
③ 反应结束后，锥形瓶中的压强保持在$40\ \mathrm{kPa}$，说明$\underline{\hspace{7cm}}$。
（第6题图）
【查阅资料】
① $\ce{HCl + NaHCO_{3} = NaCl + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$；$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
② 浓硫酸具有吸水性；稀硫酸不具有吸水性。
（1）装置 A 中发生反应的化学方程式为$\underline{\hspace{10cm}}$。
（2）① 装置 B 中饱和$\ce{NaHCO_{3}}$溶液的作用是$\underline{\hspace{8cm}}$。
② 装置 C 中试剂 X 应该选用$\underline{\hspace{2cm}}$（填字母）。
a. 稀硫酸
b. 浓硫酸
c. 澄清石灰水
（3）收集$\ce{CO_{2}}$并验满。将集满$\ce{CO_{2}}$的锥形瓶与盛有足量$\ce{NaOH}$溶液的注射器和压强传感器密封连接，缓慢地将$\ce{NaOH}$溶液注入锥形瓶中，采集信息形成图像，如图乙所示。
① 检验图甲装置 D 中$\ce{CO_{2}}$已经集满的方法是$\underline{\hspace{8cm}}$。
② 随着反应的进行，锥形瓶中压强降低的原因是$\underline{\hspace{8cm}}$。
③ 反应结束后，锥形瓶中的压强保持在$40\ \mathrm{kPa}$，说明$\underline{\hspace{7cm}}$。
答案
6.（1）$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ （2）① 除去$\ce{CO_{2}}$中的$\ce{HCl}$气体 ② b （3）① 将燃着的木条置于锥形瓶口，木条熄灭 ② $\ce{CO_{2}}$与$\ce{NaOH}$反应，使锥形瓶中$\ce{CO_{2}}$气体减少，压强变小 ③ 收集到的$\ce{CO_{2}}$气体不纯
〔解析〕（1）装置A为稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。（2）① 装置B中的饱和碳酸氢钠溶液能与挥发出的HCl发生反应，所以其作用是吸收HCl气体。② 装置C是为了吸收水蒸气，则X应选用具有吸水性的浓硫酸。
（3）① 二氧化碳一般不支持燃烧，验满的方法是在锥形瓶瓶口放置燃着的木条，若木条熄灭，则表明已集满。② 氢氧化钠可与二氧化碳反应生成碳酸钠，反应过程中消耗二氧化碳气体，二氧化碳气体减少，锥形瓶内压强减小。③ 反应结束后锥形瓶中的压强保持在40 kPa，则说明锥形瓶内有其他气体剩余，即收集到的二氧化碳气体不纯。
〔解析〕（1）装置A为稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。（2）① 装置B中的饱和碳酸氢钠溶液能与挥发出的HCl发生反应，所以其作用是吸收HCl气体。② 装置C是为了吸收水蒸气，则X应选用具有吸水性的浓硫酸。
（3）① 二氧化碳一般不支持燃烧，验满的方法是在锥形瓶瓶口放置燃着的木条，若木条熄灭，则表明已集满。② 氢氧化钠可与二氧化碳反应生成碳酸钠，反应过程中消耗二氧化碳气体，二氧化碳气体减少，锥形瓶内压强减小。③ 反应结束后锥形瓶中的压强保持在40 kPa，则说明锥形瓶内有其他气体剩余，即收集到的二氧化碳气体不纯。
解析
【分析】
这是一道二氧化碳制取、净化与性质探究的综合实验题，解题时可以顺着实验流程逐步推导：
1. 首先看装置A，是实验室用石灰石和稀盐酸制取CO₂的发生装置，直接回忆对应反应的化学方程式即可。
2. 制得的CO₂中会混有盐酸挥发出来的HCl杂质和水蒸气，结合题目给出的资料中HCl和NaHCO₃的反应，就能推出B中饱和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl；后续要得到干燥的CO₂，结合资料中浓硫酸有吸水性的描述，就能选出干燥剂为浓硫酸。
3. 第三部分围绕CO₂的收集验满和性质展开：首先回忆向上排空气法收集CO₂的验满操作即可作答第一小问；根据资料中CO₂和NaOH的反应，反应消耗瓶内的CO₂气体，气体总量减少就会导致瓶内压强降低；最终压强没有降到0，还剩余40kPa，说明瓶内还有不与NaOH反应的气体残留，也就说明收集到的CO₂气体不纯。
【解析】
（1）装置A中石灰石的主要成分$\ce{CaCO_{3}}$和稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，配平后即可得到对应化学方程式。
（2）① 盐酸具有挥发性，制得的CO₂中会混有HCl杂质，根据资料给出的反应$\ce{HCl + NaHCO_{3} = NaCl + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$，饱和$\ce{NaHCO_{3}}$溶液可以和HCl反应，同时不吸收$\ce{CO_{2}}$，因此作用是除去$\ce{CO_{2}}$中混有的HCl气体。
② 本实验目的是制取干燥的$\ce{CO_{2}}$，装置C的作用是干燥气体，根据资料可知浓硫酸具有吸水性，可用于干燥$\ce{CO_{2}}$，稀硫酸没有吸水性、澄清石灰水会和$\ce{CO_{2}}$反应，因此选b。
（3）① $\ce{CO_{2}}$不燃烧也不支持燃烧，向上排空气法验满的操作是将燃着的木条置于锥形瓶口，若木条熄灭，证明$\ce{CO_{2}}$已经集满。
② 注入NaOH溶液后，发生反应$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$，锥形瓶内的$\ce{CO_{2}}$气体被消耗，气体总量减少，因此瓶内压强不断降低。
③ 反应结束后压强没有降到0，始终保持在40kPa，说明瓶内还存在不与NaOH反应的其他气体，证明收集到的$\ce{CO_{2}}$气体不纯。
【答案】
（1）$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
（2）① 除去$\ce{CO_{2}}$中的$\ce{HCl}$气体 ② b
（3）① 将燃着的木条置于锥形瓶口，木条熄灭 ② $\ce{CO_{2}}$与$\ce{NaOH}$反应，使锥形瓶中$\ce{CO_{2}}$气体减少，压强变小 ③ 收集到的$\ce{CO_{2}}$气体不纯
【知识点】
二氧化碳实验室制法；气体净化干燥；二氧化碳化学性质
【点评】
本题结合常规实验装置和数字化压强传感器图像，综合考察二氧化碳相关的基础实验知识，既覆盖了制取、除杂、验满的常规考点，又通过压强变化的图像引导学生分析实际实验中气体不可能完全纯净的特点，整体贴合初中化学实验的考察要求，易错点是最后一问压强剩余的原因分析，需要学生跳出理想实验的思维定式。
【难度系数】
0.7
这是一道二氧化碳制取、净化与性质探究的综合实验题，解题时可以顺着实验流程逐步推导：
1. 首先看装置A，是实验室用石灰石和稀盐酸制取CO₂的发生装置，直接回忆对应反应的化学方程式即可。
2. 制得的CO₂中会混有盐酸挥发出来的HCl杂质和水蒸气，结合题目给出的资料中HCl和NaHCO₃的反应，就能推出B中饱和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl；后续要得到干燥的CO₂，结合资料中浓硫酸有吸水性的描述，就能选出干燥剂为浓硫酸。
3. 第三部分围绕CO₂的收集验满和性质展开：首先回忆向上排空气法收集CO₂的验满操作即可作答第一小问；根据资料中CO₂和NaOH的反应，反应消耗瓶内的CO₂气体，气体总量减少就会导致瓶内压强降低；最终压强没有降到0，还剩余40kPa，说明瓶内还有不与NaOH反应的气体残留，也就说明收集到的CO₂气体不纯。
【解析】
（1）装置A中石灰石的主要成分$\ce{CaCO_{3}}$和稀盐酸反应，生成氯化钙、水和二氧化碳，配平后即可得到对应化学方程式。
（2）① 盐酸具有挥发性，制得的CO₂中会混有HCl杂质，根据资料给出的反应$\ce{HCl + NaHCO_{3} = NaCl + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$，饱和$\ce{NaHCO_{3}}$溶液可以和HCl反应，同时不吸收$\ce{CO_{2}}$，因此作用是除去$\ce{CO_{2}}$中混有的HCl气体。
② 本实验目的是制取干燥的$\ce{CO_{2}}$，装置C的作用是干燥气体，根据资料可知浓硫酸具有吸水性，可用于干燥$\ce{CO_{2}}$，稀硫酸没有吸水性、澄清石灰水会和$\ce{CO_{2}}$反应，因此选b。
（3）① $\ce{CO_{2}}$不燃烧也不支持燃烧，向上排空气法验满的操作是将燃着的木条置于锥形瓶口，若木条熄灭，证明$\ce{CO_{2}}$已经集满。
② 注入NaOH溶液后，发生反应$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$，锥形瓶内的$\ce{CO_{2}}$气体被消耗，气体总量减少，因此瓶内压强不断降低。
③ 反应结束后压强没有降到0，始终保持在40kPa，说明瓶内还存在不与NaOH反应的其他气体，证明收集到的$\ce{CO_{2}}$气体不纯。
【答案】
（1）$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
（2）① 除去$\ce{CO_{2}}$中的$\ce{HCl}$气体 ② b
（3）① 将燃着的木条置于锥形瓶口，木条熄灭 ② $\ce{CO_{2}}$与$\ce{NaOH}$反应，使锥形瓶中$\ce{CO_{2}}$气体减少，压强变小 ③ 收集到的$\ce{CO_{2}}$气体不纯
【知识点】
二氧化碳实验室制法；气体净化干燥；二氧化碳化学性质
【点评】
本题结合常规实验装置和数字化压强传感器图像，综合考察二氧化碳相关的基础实验知识，既覆盖了制取、除杂、验满的常规考点，又通过压强变化的图像引导学生分析实际实验中气体不可能完全纯净的特点，整体贴合初中化学实验的考察要求，易错点是最后一问压强剩余的原因分析，需要学生跳出理想实验的思维定式。
【难度系数】
0.7
