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4. 实验室有 10 g 石灰石样品，把 80 g 稀盐酸分四次加入样品中，充分反应（$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$，样品中的其他成分既不与盐酸反应，也不溶于水）后经过滤、干燥、称量等操作，获得的实验数据如下表所示。
请计算：
（1）表中$x$的值为
（2）实验过程中产生二氧化碳气体的质量。（写出计算过程）
请计算：
（1）表中$x$的值为
7
。（2）实验过程中产生二氧化碳气体的质量。（写出计算过程）
答案
（1）7
（2）解：参加反应的$\ce{CaCO_{3}}$的质量为10 g－2 g＝8 g，设实验过程中产生二氧化碳气体的质量为y。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
8 g y
$\frac{100}{44}=\frac{8\ \mathrm{g}}{y}\ \ \ y=3.52\ \mathrm{g}$
答：实验过程中产生二氧化碳气体的质量为3.52 g。
（2）解：参加反应的$\ce{CaCO_{3}}$的质量为10 g－2 g＝8 g，设实验过程中产生二氧化碳气体的质量为y。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
8 g y
$\frac{100}{44}=\frac{8\ \mathrm{g}}{y}\ \ \ y=3.52\ \mathrm{g}$
答：实验过程中产生二氧化碳气体的质量为3.52 g。
解析
【分析】
首先明确石灰石样品中杂质不与盐酸反应也不溶于水，剩余固体质量为杂质（碳酸钙完全反应后）。观察第三次和第四次加入稀盐酸后剩余固体质量均为2g，可知样品中杂质质量为2g，因此碳酸钙总质量为10g - 2g = 8g。再分析每次加入20g稀盐酸时固体的减少量：第二次到第三次固体减少4g - 2g = 2g，说明20g稀盐酸最多可反应2g碳酸钙；结合前两次反应的总碳酸钙质量为8g - 2g = 6g，可知前两次每次反应的碳酸钙质量为3g，由此可求出x的值。最后根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，由参加反应的碳酸钙总质量计算生成二氧化碳的质量。
【解析】
（1）由表格数据可知，第三次、第四次加入稀盐酸后剩余固体质量均为2g，说明样品中杂质的质量为2g，因此碳酸钙的总质量为：10g - 2g = 8g。
前两次加入的稀盐酸均过量，每次反应的碳酸钙质量相等，第三次加入稀盐酸时碳酸钙不足，仅反应了2g，所以前两次每次反应的碳酸钙质量为：(8g - 2g)÷2 = 3g。
因此第一次加入稀盐酸后剩余固体质量x = 10g - 3g = 7g。
（2）设实验过程中产生二氧化碳气体的质量为y。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
8g y
$\frac{100}{44} = \frac{8\ \mathrm{g}}{y}$
解得：$y = \frac{44×8\ \mathrm{g}}{100} = 3.52\ \mathrm{g}$
【答案】
（1）7；（2）3.52g
【知识点】
根据化学方程式计算、碳酸钙与盐酸反应
【点评】
本题通过实验数据考查学生的分析和计算能力，关键是根据剩余固体质量判断杂质质量，结合反应中固体质量变化确定参加反应的碳酸钙总质量，进而完成计算，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确石灰石样品中杂质不与盐酸反应也不溶于水，剩余固体质量为杂质（碳酸钙完全反应后）。观察第三次和第四次加入稀盐酸后剩余固体质量均为2g，可知样品中杂质质量为2g，因此碳酸钙总质量为10g - 2g = 8g。再分析每次加入20g稀盐酸时固体的减少量：第二次到第三次固体减少4g - 2g = 2g，说明20g稀盐酸最多可反应2g碳酸钙；结合前两次反应的总碳酸钙质量为8g - 2g = 6g，可知前两次每次反应的碳酸钙质量为3g，由此可求出x的值。最后根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，由参加反应的碳酸钙总质量计算生成二氧化碳的质量。
【解析】
（1）由表格数据可知，第三次、第四次加入稀盐酸后剩余固体质量均为2g，说明样品中杂质的质量为2g，因此碳酸钙的总质量为：10g - 2g = 8g。
前两次加入的稀盐酸均过量，每次反应的碳酸钙质量相等，第三次加入稀盐酸时碳酸钙不足，仅反应了2g，所以前两次每次反应的碳酸钙质量为：(8g - 2g)÷2 = 3g。
因此第一次加入稀盐酸后剩余固体质量x = 10g - 3g = 7g。
（2）设实验过程中产生二氧化碳气体的质量为y。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
8g y
$\frac{100}{44} = \frac{8\ \mathrm{g}}{y}$
解得：$y = \frac{44×8\ \mathrm{g}}{100} = 3.52\ \mathrm{g}$
【答案】
（1）7；（2）3.52g
【知识点】
根据化学方程式计算、碳酸钙与盐酸反应
【点评】
本题通过实验数据考查学生的分析和计算能力，关键是根据剩余固体质量判断杂质质量，结合反应中固体质量变化确定参加反应的碳酸钙总质量，进而完成计算，难度适中。
【难度系数】
0.5
5. 纳米$\ce{Cu_{2}O}$因具有优良的催化性能而备受关注。
（1）在纳米$\ce{Cu_{2}O}$的催化作用下，氨与氧气在一定温度下可以发生反应：$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件} 4NO + 6H_{2}O}$。工业上可用NO制备硝酸、氮肥等化工产品。17 kg $\ce{NH_{3}}$完全反应，理论上得到NO的质量是多少？（写出计算过程）
（2）某小组利用上述原理制取NO，根据所得气体的成分数据，绘制了如图所示的曲线。
①在纳米$\ce{Cu_{2}O}$的催化作用下，300 ℃时以产生________（填化学式）为主。
②若后续用装置模拟硝酸的工业制法，则最好将制取NO装置的温度控制在________℃左右。
（1）在纳米$\ce{Cu_{2}O}$的催化作用下，氨与氧气在一定温度下可以发生反应：$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件} 4NO + 6H_{2}O}$。工业上可用NO制备硝酸、氮肥等化工产品。17 kg $\ce{NH_{3}}$完全反应，理论上得到NO的质量是多少？（写出计算过程）
（2）某小组利用上述原理制取NO，根据所得气体的成分数据，绘制了如图所示的曲线。
①在纳米$\ce{Cu_{2}O}$的催化作用下，300 ℃时以产生________（填化学式）为主。
②若后续用装置模拟硝酸的工业制法，则最好将制取NO装置的温度控制在________℃左右。
答案
（1）解：设理论上得到NO的质量为x。
$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件}4NO + 6H_{2}O}$
68 120
17 kg x
$\frac{68}{120}=\frac{17\ \mathrm{kg}}{x}\ \ \ x=30\ \mathrm{kg}$
答：理论上得到NO的质量为30 kg。
（2）①$\ce{N_{2}}$ ②900
$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件}4NO + 6H_{2}O}$
68 120
17 kg x
$\frac{68}{120}=\frac{17\ \mathrm{kg}}{x}\ \ \ x=30\ \mathrm{kg}$
答：理论上得到NO的质量为30 kg。
（2）①$\ce{N_{2}}$ ②900
解析
【分析】
本题分为两部分，第（1）问是根据化学方程式进行计算，需遵循化学计算的规范步骤：设未知量、写方程式、找相关量、列比例式求解；第（2）问结合图像分析反应产物与最佳温度，需观察不同温度下$\ce{N_{2}}$和$\ce{NO}$的产率变化，判断对应结论。
【解析】
（1）设理论上得到$\ce{NO}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件} 4NO + 6H_{2}O}$
各物质的相对质量：$\ce{4NH_{3}}$的总相对质量为$4×17=68$，$\ce{4NO}$的总相对质量为$4×30=120$。
根据已知$\ce{NH_{3}}$质量为17 kg，列比例式：$\frac{68}{120}=\frac{17\ \mathrm{kg}}{x}$
解得：$x=\frac{120×17\ \mathrm{kg}}{68}=30\ \mathrm{kg}$。
（2）①观察图像，300℃时$\ce{N_{2}}$的产率高于$\ce{NO}$，因此以$\ce{N_{2}}$为主；
②制取$\ce{NO}$需选择其产率最高的温度，图像中$\ce{NO}$产率在900℃左右达到峰值，故温度控制在900℃左右。
【答案】
（1）30 kg；（2）①$\ce{N_{2}}$；②900
【知识点】
化学方程式计算、图像分析、化学反应产率
【点评】
本题结合化学计算与图像分析，既考查化学计算的基本方法，又考查读图分析能力，是化学常见的综合题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题分为两部分，第（1）问是根据化学方程式进行计算，需遵循化学计算的规范步骤：设未知量、写方程式、找相关量、列比例式求解；第（2）问结合图像分析反应产物与最佳温度，需观察不同温度下$\ce{N_{2}}$和$\ce{NO}$的产率变化，判断对应结论。
【解析】
（1）设理论上得到$\ce{NO}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal{一定条件} 4NO + 6H_{2}O}$
各物质的相对质量：$\ce{4NH_{3}}$的总相对质量为$4×17=68$，$\ce{4NO}$的总相对质量为$4×30=120$。
根据已知$\ce{NH_{3}}$质量为17 kg，列比例式：$\frac{68}{120}=\frac{17\ \mathrm{kg}}{x}$
解得：$x=\frac{120×17\ \mathrm{kg}}{68}=30\ \mathrm{kg}$。
（2）①观察图像，300℃时$\ce{N_{2}}$的产率高于$\ce{NO}$，因此以$\ce{N_{2}}$为主；
②制取$\ce{NO}$需选择其产率最高的温度，图像中$\ce{NO}$产率在900℃左右达到峰值，故温度控制在900℃左右。
【答案】
（1）30 kg；（2）①$\ce{N_{2}}$；②900
【知识点】
化学方程式计算、图像分析、化学反应产率
【点评】
本题结合化学计算与图像分析，既考查化学计算的基本方法，又考查读图分析能力，是化学常见的综合题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
