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4. 工业上，高温煅烧石灰石可制取生石灰（$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}CaO + CO_{2}\uparrow}$）。现有100 g $\ce{CaCO_{3}}$样品，高温煅烧一段时间后，剩余固体的质量为67 g。下列推断不符合客观事实的是（）
A.生成$\ce{CO_{2}}$的质量是33 g
B.生成物中$\ce{CaO}$的质量是42 g
C.剩余固体中钙元素的质量分数大于40%
D.剩余固体中碳元素与氧元素的质量之比大于1：4
A.生成$\ce{CO_{2}}$的质量是33 g
B.生成物中$\ce{CaO}$的质量是42 g
C.剩余固体中钙元素的质量分数大于40%
D.剩余固体中碳元素与氧元素的质量之比大于1：4
答案
D
解析
1. 根据质量守恒定律，生成CO₂的质量=100g-67g=33g，A推断符合事实。
2. 设生成CaO的质量为x：
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
56 44
x 33g
$\dfrac{56}{44}=\dfrac{x}{33\ \mathrm{g}}$，解得$x=42\ \mathrm{g}$，B推断符合事实。
3. 100g纯$\ce{CaCO_{3}}$中钙元素质量为$100\ \mathrm{g}×\dfrac{40}{100}=40\ \mathrm{g}$，反应前后钙元素质量不变，剩余固体质量为67g，剩余固体中钙元素质量分数为$\dfrac{40\ \mathrm{g}}{67\ \mathrm{g}}×100\%\approx59.7\%＞40\%$，C推断符合事实。
4. 反应的$\ce{CaCO_{3}}$质量为75g，剩余未反应的$\ce{CaCO_{3}}$质量为25g，剩余固体中碳元素质量为$25\ \mathrm{g}×\dfrac{12}{100}=3\ \mathrm{g}$，剩余固体中氧元素总质量为$67\ \mathrm{g}-40\ \mathrm{g}-3\ \mathrm{g}=24\ \mathrm{g}$，碳元素与氧元素质量比为$3:24=1:8＜1:4$，D推断不符合客观事实。
2. 设生成CaO的质量为x：
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
56 44
x 33g
$\dfrac{56}{44}=\dfrac{x}{33\ \mathrm{g}}$，解得$x=42\ \mathrm{g}$，B推断符合事实。
3. 100g纯$\ce{CaCO_{3}}$中钙元素质量为$100\ \mathrm{g}×\dfrac{40}{100}=40\ \mathrm{g}$，反应前后钙元素质量不变，剩余固体质量为67g，剩余固体中钙元素质量分数为$\dfrac{40\ \mathrm{g}}{67\ \mathrm{g}}×100\%\approx59.7\%＞40\%$，C推断符合事实。
4. 反应的$\ce{CaCO_{3}}$质量为75g，剩余未反应的$\ce{CaCO_{3}}$质量为25g，剩余固体中碳元素质量为$25\ \mathrm{g}×\dfrac{12}{100}=3\ \mathrm{g}$，剩余固体中氧元素总质量为$67\ \mathrm{g}-40\ \mathrm{g}-3\ \mathrm{g}=24\ \mathrm{g}$，碳元素与氧元素质量比为$3:24=1:8＜1:4$，D推断不符合客观事实。
5. 将一定量的物质甲和氧气置于一个密闭的容器中引燃，测得反应前后，各物质的质量如下表所示，相关分析正确的是 （）
| 物质 | 甲 | 氧气 | 水 | 二氧化碳 | X |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 质量(g) | 反应前 | 4.6 |
| 0 | 0 | 0 |
| | 反应后 | 0 | 0 | 5.4 | 4.4 | a |
A.$a=2.6$
B.甲中一定含有C、H元素
C.甲中一定不含有O元素
D.若X由两种元素组成，则甲一定由四种元素组成
| 物质 | 甲 | 氧气 | 水 | 二氧化碳 | X |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 质量(g) | 反应前 | 4.6 |
| 0 | 0 | 0 || | 反应后 | 0 | 0 | 5.4 | 4.4 | a |
A.$a=2.6$
B.甲中一定含有C、H元素
C.甲中一定不含有O元素
D.若X由两种元素组成，则甲一定由四种元素组成
答案
B
解析
根据质量守恒定律计算分析：
1. 反应前后总质量相等：$4.6\mathrm{g}+8.0\mathrm{g}=5.4\mathrm{g}+4.4\mathrm{g}+a$，解得$a=2.8$，A错误。
2. 计算5.4g水中H元素质量：$5.4\mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\mathrm{g}$，4.4g二氧化碳中C元素质量：$4.4\mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\mathrm{g}$，生成物中的C、H元素全部来自甲，因此甲中一定含有C、H元素，B正确。
3. 生成物中水和二氧化碳的氧元素总质量为$(5.4\mathrm{g}-0.6\mathrm{g})+(4.4\mathrm{g}-1.2\mathrm{g})=8.0\mathrm{g}$，等于参与反应的氧气质量，而甲中C、H总质量为$0.6\mathrm{g}+1.2\mathrm{g}=1.8\mathrm{g}＜4.6\mathrm{g}$，说明甲中一定含有O元素，C错误。
4. 若X由两种元素组成，X可以是CO（含C、O两种元素），此时甲仅由C、H、O三种元素组成，并非四种，D错误。
1. 反应前后总质量相等：$4.6\mathrm{g}+8.0\mathrm{g}=5.4\mathrm{g}+4.4\mathrm{g}+a$，解得$a=2.8$，A错误。
2. 计算5.4g水中H元素质量：$5.4\mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\mathrm{g}$，4.4g二氧化碳中C元素质量：$4.4\mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\mathrm{g}$，生成物中的C、H元素全部来自甲，因此甲中一定含有C、H元素，B正确。
3. 生成物中水和二氧化碳的氧元素总质量为$(5.4\mathrm{g}-0.6\mathrm{g})+(4.4\mathrm{g}-1.2\mathrm{g})=8.0\mathrm{g}$，等于参与反应的氧气质量，而甲中C、H总质量为$0.6\mathrm{g}+1.2\mathrm{g}=1.8\mathrm{g}＜4.6\mathrm{g}$，说明甲中一定含有O元素，C错误。
4. 若X由两种元素组成，X可以是CO（含C、O两种元素），此时甲仅由C、H、O三种元素组成，并非四种，D错误。
6. 医学上常用一定浓度的过氧化氢溶液来清洗创口和局部抗菌。小美同学为了测定一瓶医用过氧化氢溶液的溶质质量分数，取该过氧化氢溶液69 g放入烧杯中，然后加入2 g二氧化锰，完全反应后，称得烧杯内剩余物质的总质量为69.04 g。请回答下列问题：
（1）二氧化锰在反应中的作用是，生成的氧气为g。
（2）该过氧化氢溶液的溶质质量分数。（写出计算过程）
（1）二氧化锰在反应中的作用是，生成的氧气为g。
（2）该过氧化氢溶液的溶质质量分数。（写出计算过程）
答案
解：
(1) 作催化剂(加快过氧化氢的分解速率)；1.96
(2) 设69 g该过氧化氢溶液中含溶质的质量为x。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$\phantom{======}68\phantom{==========}32$
$\phantom{======}x\phantom{========}1.96\ \mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.96\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{68×1.96\ \mathrm{g}}{32}=4.165\ \mathrm{g}$
该过氧化氢溶液的溶质质量分数为：$\dfrac{4.165\ \mathrm{g}}{69\ \mathrm{g}}×100\% = 6.04\%$
答：该过氧化氢溶液的溶质质量分数为6.04%。
(1) 作催化剂(加快过氧化氢的分解速率)；1.96
(2) 设69 g该过氧化氢溶液中含溶质的质量为x。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
$\phantom{======}68\phantom{==========}32$
$\phantom{======}x\phantom{========}1.96\ \mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.96\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{68×1.96\ \mathrm{g}}{32}=4.165\ \mathrm{g}$
该过氧化氢溶液的溶质质量分数为：$\dfrac{4.165\ \mathrm{g}}{69\ \mathrm{g}}×100\% = 6.04\%$
答：该过氧化氢溶液的溶质质量分数为6.04%。
7. 我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，他们将孔雀石[主要成分是$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$]和木炭一起加热就可得到红色的铜。兴趣小组为测定某孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数，进行如下实验：称取25 g孔雀石样品，粉碎后放入烧杯，向其中加入200 g稀硫酸（稀硫酸过量），充分反应后称量，烧杯内物质的总质量为220.6 g（假设杂质都不与稀硫酸发生反应）。
(1) $\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3}$。
(2) 生成气体的质量是g。
(3) 求该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数（写出计算过程）。
(1) $\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3}$。
(2) 生成气体的质量是g。
(3) 求该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数（写出计算过程）。
答案
(1) $\ce{H_{2}O}$
(2) 4.4
(3) 解：设25 g该孔雀石样品中含$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
$\begin{array}{r}222\ 44\\ x\ 4.4\ \mathrm{g}\end{array}$
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：$x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为：$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% = 88.8\%$
答：该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
(2) 4.4
(3) 解：设25 g该孔雀石样品中含$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
$\begin{array}{r}222\ 44\\ x\ 4.4\ \mathrm{g}\end{array}$
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：$x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为：$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% = 88.8\%$
答：该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
