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7 新考向 传统文化 [2026 山东日照质检,中]明代宋应星所著的《天工开物》一书收录了30多个行业、130多项生产技术,被誉为“中国17世纪工艺的百科全书”。
(1)书中记载了在高温条件下煅烧炉甘石(主要成分是$\ce{ZnCO_{3}}$)和煤炭(主要成分是C)冶炼金属锌的技术,另外一种产物是一氧化碳气体。若依此法,125 t $\ce{ZnCO_{3}}$最多能炼出多少金属锌?(写出计算过程)
(2)书中还有“煤饼烧石成灰”的记载。“烧石成灰”是指煅烧石灰石(主要成分是$\ce{CaCO_{3}}$)使之转化为生石灰($\ce{CaO}$),同时得到$\ce{CO_{2}}$。时至今日,这仍是工业上生产生石灰的主要方法。请计算煅烧1 000 t含杂质20%(杂质不分解)的石灰石能得到多少氧化钙(写出计算过程)。
(1)书中记载了在高温条件下煅烧炉甘石(主要成分是$\ce{ZnCO_{3}}$)和煤炭(主要成分是C)冶炼金属锌的技术,另外一种产物是一氧化碳气体。若依此法,125 t $\ce{ZnCO_{3}}$最多能炼出多少金属锌?(写出计算过程)
(2)书中还有“煤饼烧石成灰”的记载。“烧石成灰”是指煅烧石灰石(主要成分是$\ce{CaCO_{3}}$)使之转化为生石灰($\ce{CaO}$),同时得到$\ce{CO_{2}}$。时至今日,这仍是工业上生产生石灰的主要方法。请计算煅烧1 000 t含杂质20%(杂质不分解)的石灰石能得到多少氧化钙(写出计算过程)。
答案
(1)解:根据锌元素的质量守恒,125 t $\ce{ZnCO_{3}}$最多能炼出金属锌的质量为$125\ \mathrm{t}×(\dfrac{65}{65+12+16×3}×100\%)=65\ \mathrm{t}$。
答:125 t $\ce{ZnCO_{3}}$最多能炼出65 t金属锌。
(2)解:含杂质20%的石灰石中碳酸钙的质量为$1\ 000\ \mathrm{t}×(1-20\%)=800\ \mathrm{t}$。
设生成氧化钙的质量为x。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}↑}$
100 56
800 t x
$\dfrac{100}{56}=\dfrac{800\ \mathrm{t}}{x}$
$x=\dfrac{56×800\ \mathrm{t}}{100}=448\ \mathrm{t}$
答:煅烧1 000 t含杂质20%(杂质不分解)的石灰石能得到448 t $\ce{CaO}$。
答:125 t $\ce{ZnCO_{3}}$最多能炼出65 t金属锌。
(2)解:含杂质20%的石灰石中碳酸钙的质量为$1\ 000\ \mathrm{t}×(1-20\%)=800\ \mathrm{t}$。
设生成氧化钙的质量为x。
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}↑}$
100 56
800 t x
$\dfrac{100}{56}=\dfrac{800\ \mathrm{t}}{x}$
$x=\dfrac{56×800\ \mathrm{t}}{100}=448\ \mathrm{t}$
答:煅烧1 000 t含杂质20%(杂质不分解)的石灰石能得到448 t $\ce{CaO}$。
解析
【分析】
第(1)问：冶炼金属锌时，ZnCO₃中的锌元素全部转化为金属锌，可利用锌元素质量守恒，先计算ZnCO₃中锌元素的质量分数，再结合ZnCO₃的总质量求出金属锌的质量；第(2)问：煅烧石灰石时杂质不分解，需先算出纯CaCO₃的质量，再根据CaCO₃高温分解的化学方程式，利用反应中各物质的质量比计算生成CaO的质量，解题时要注意化学方程式的正确书写和比例关系的应用。
【解析】
(1) 锌元素在ZnCO₃中的质量分数为：$\dfrac{65}{65+12+16×3}×100\% = \dfrac{65}{125}×100\%$，则125 t ZnCO₃中含锌元素的质量（即炼出金属锌的质量）为：$125\ \mathrm{t}×\dfrac{65}{125} = 65\ \mathrm{t}$。
(2) 含杂质20%的石灰石中，纯CaCO₃的质量为：$1000\ \mathrm{t}×(1-20\%) = 800\ \mathrm{t}$。
设生成CaO的质量为x，反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}↑}$，反应中CaCO₃与CaO的质量比为100:56，因此比例式为：$\dfrac{100}{56} = \dfrac{800\ \mathrm{t}}{x}$，解得：$x = \dfrac{56×800\ \mathrm{t}}{100} = 448\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) 答：125 t ZnCO₃最多能炼出65 t金属锌。
(2) 答：煅烧1000 t含杂质20%的石灰石能得到448 t CaO。
【知识点】
根据化学方程式计算、元素质量分数计算
【点评】
本题结合《天工开物》的传统文化背景，考查化学计算的基本方法，既体现了化学与传统文化的联系，又巩固了元素守恒和化学方程式计算的技能，解题时需注意杂质的处理和元素质量分数的正确计算，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)问：冶炼金属锌时，ZnCO₃中的锌元素全部转化为金属锌，可利用锌元素质量守恒，先计算ZnCO₃中锌元素的质量分数，再结合ZnCO₃的总质量求出金属锌的质量；第(2)问：煅烧石灰石时杂质不分解，需先算出纯CaCO₃的质量，再根据CaCO₃高温分解的化学方程式，利用反应中各物质的质量比计算生成CaO的质量，解题时要注意化学方程式的正确书写和比例关系的应用。
【解析】
(1) 锌元素在ZnCO₃中的质量分数为：$\dfrac{65}{65+12+16×3}×100\% = \dfrac{65}{125}×100\%$，则125 t ZnCO₃中含锌元素的质量（即炼出金属锌的质量）为：$125\ \mathrm{t}×\dfrac{65}{125} = 65\ \mathrm{t}$。
(2) 含杂质20%的石灰石中，纯CaCO₃的质量为：$1000\ \mathrm{t}×(1-20\%) = 800\ \mathrm{t}$。
设生成CaO的质量为x，反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}↑}$，反应中CaCO₃与CaO的质量比为100:56，因此比例式为：$\dfrac{100}{56} = \dfrac{800\ \mathrm{t}}{x}$，解得：$x = \dfrac{56×800\ \mathrm{t}}{100} = 448\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) 答：125 t ZnCO₃最多能炼出65 t金属锌。
(2) 答：煅烧1000 t含杂质20%的石灰石能得到448 t CaO。
【知识点】
根据化学方程式计算、元素质量分数计算
【点评】
本题结合《天工开物》的传统文化背景，考查化学计算的基本方法，既体现了化学与传统文化的联系，又巩固了元素守恒和化学方程式计算的技能，解题时需注意杂质的处理和元素质量分数的正确计算，难度适中。
【难度系数】
0.5
8[2025广东肇庆期中,中]过氧化钙($CaO_2$)是一种鱼类运输时所用的制氧剂。过氧化钙与水反应的化学方程式为$2CaO_2 + 2H_2O = 2Ca(OH)_2 + O_2↑$。若用150 g某过氧化钙样品可制得氧气32 g,利用化学方程式计算该过氧化钙样品中$CaO_2$的纯度是多少？(纯度 = $\frac{纯净物质量}{样品质量}$ ×100%,写出计算过程)
答案
解:设该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是x。
$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
144 32
$150\ \mathrm{g}× x$ 32 g
$\dfrac{144}{32}=\dfrac{150\ \mathrm{g}× x}{32\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{144×32\ \mathrm{g}}{32×150\ \mathrm{g}}=96\%$
答:该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是96%。
$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
144 32
$150\ \mathrm{g}× x$ 32 g
$\dfrac{144}{32}=\dfrac{150\ \mathrm{g}× x}{32\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{144×32\ \mathrm{g}}{32×150\ \mathrm{g}}=96\%$
答:该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是96%。
解析
【分析】
要计算过氧化钙样品中$CaO_2$的纯度，需先利用化学方程式中$CaO_2$与生成$O_2$的质量关系，结合生成$O_2$的质量求出样品中纯净$CaO_2$的质量，再根据纯度公式（纯度=$\frac{纯净物质量}{样品质量}$×100%）计算结果。
【解析】
解：设该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是$x$。
$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
各物质的相对分子质量：$CaO_2$的相对分子质量为$40+16×2=72$，则2个$CaO_2$的总相对质量为$2×72=144$；$O_2$的相对分子质量为$32$。
样品中纯净$CaO_2$的质量为$150\ \mathrm{g}×x$，生成$O_2$的质量为$32\ \mathrm{g}$，根据化学方程式中物质的质量比等于相对质量之比，列比例式：
$\dfrac{144}{32}=\dfrac{150\ \mathrm{g}× x}{32\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\dfrac{144×32\ \mathrm{g}}{32×150\ \mathrm{g}}=96\%$
答：该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是96%。
【答案】
96%
【知识点】
根据化学方程式计算、物质的纯度计算
【点评】
本题是结合化学方程式计算物质纯度的基础题型，考查学生对化学方程式计算步骤和纯度概念的掌握，解题思路清晰，步骤规范，属于化学计算的常规题型。
【难度系数】
0.7
要计算过氧化钙样品中$CaO_2$的纯度，需先利用化学方程式中$CaO_2$与生成$O_2$的质量关系，结合生成$O_2$的质量求出样品中纯净$CaO_2$的质量，再根据纯度公式（纯度=$\frac{纯净物质量}{样品质量}$×100%）计算结果。
【解析】
解：设该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是$x$。
$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
各物质的相对分子质量：$CaO_2$的相对分子质量为$40+16×2=72$，则2个$CaO_2$的总相对质量为$2×72=144$；$O_2$的相对分子质量为$32$。
样品中纯净$CaO_2$的质量为$150\ \mathrm{g}×x$，生成$O_2$的质量为$32\ \mathrm{g}$，根据化学方程式中物质的质量比等于相对质量之比，列比例式：
$\dfrac{144}{32}=\dfrac{150\ \mathrm{g}× x}{32\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\dfrac{144×32\ \mathrm{g}}{32×150\ \mathrm{g}}=96\%$
答：该过氧化钙样品中$\ce{CaO_{2}}$的纯度是96%。
【答案】
96%
【知识点】
根据化学方程式计算、物质的纯度计算
【点评】
本题是结合化学方程式计算物质纯度的基础题型，考查学生对化学方程式计算步骤和纯度概念的掌握，解题思路清晰，步骤规范，属于化学计算的常规题型。
【难度系数】
0.7
9[中]某兴趣小组同学在密闭容器中分别将1.2 g镁放在一定量氧气中燃烧，得如下实验数据。
第一次所给氧气的质量为0.4 g，生成氧化镁的质量为1.0 g；
第二次所给氧气的质量为0.8 g，生成氧化镁的质量为2.0 g；
第三次所给氧气的质量为1.6 g，生成氧化镁的质量为2.0 g。
下列实验分析错误的是（
A.第一次实验中的镁没有完全燃烧
B.只有第二次实验遵循质量守恒定律
C.第三次实验中的氧气没有完全消耗
D.三次实验后固体质量都增加了
第一次所给氧气的质量为0.4 g，生成氧化镁的质量为1.0 g；
第二次所给氧气的质量为0.8 g，生成氧化镁的质量为2.0 g；
第三次所给氧气的质量为1.6 g，生成氧化镁的质量为2.0 g。
下列实验分析错误的是（
B
）A.第一次实验中的镁没有完全燃烧
B.只有第二次实验遵循质量守恒定律
C.第三次实验中的氧气没有完全消耗
D.三次实验后固体质量都增加了
答案
B
【解析】根据化学方程式可计算出1.2 g镁恰好完全反应时所需的氧气的质量。设1.2 g镁完全燃烧需要氧气的质量为x。
$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$
48 32
1.2 g x
$\dfrac{48}{32}=\dfrac{1.2\ \mathrm{g}}{x}$
$x=\dfrac{32×1.2\ \mathrm{g}}{48}=0.8\ \mathrm{g}$
则第一次实验中的镁过量,第二次实验中的镁恰好完全反应,第三次实验中的氧气过量,且三次实验都遵循质量守恒定律,实验后固体质量都增加了。故选B。
【解析】根据化学方程式可计算出1.2 g镁恰好完全反应时所需的氧气的质量。设1.2 g镁完全燃烧需要氧气的质量为x。
$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$
48 32
1.2 g x
$\dfrac{48}{32}=\dfrac{1.2\ \mathrm{g}}{x}$
$x=\dfrac{32×1.2\ \mathrm{g}}{48}=0.8\ \mathrm{g}$
则第一次实验中的镁过量,第二次实验中的镁恰好完全反应,第三次实验中的氧气过量,且三次实验都遵循质量守恒定律,实验后固体质量都增加了。故选B。
解析
【分析】首先根据镁燃烧的化学方程式计算出1.2g镁完全反应所需氧气的质量，再将三次实验提供的氧气质量与该值对比，判断反应中物质的过量情况，结合质量守恒定律和各选项内容逐一分析对错。
【解析】设1.2g镁完全燃烧需要氧气的质量为x，根据化学方程式$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$，各物质质量比为48:32，可得：$\dfrac{48}{32}=\dfrac{1.2\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=0.8\ \mathrm{g}$。由此分析：第一次实验氧气质量0.4g＜0.8g，镁过量，未完全燃烧，A正确；所有化学反应都遵循质量守恒定律，三次实验均为化学反应，均遵循质量守恒，B错误；第三次实验氧气质量1.6g＞0.8g，氧气过量，未完全消耗，C正确；镁燃烧生成氧化镁，固体质量增加，三次实验后固体质量均比反应前镁的质量大，D正确。
【答案】B
【知识点】化学方程式计算、质量守恒定律、镁的燃烧反应
【点评】本题结合镁与氧气反应的实验数据，考查化学方程式计算和质量守恒定律的应用，需准确判断反应中物质的过量情况，难度中等。
【难度系数】0.6
【解析】设1.2g镁完全燃烧需要氧气的质量为x，根据化学方程式$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$，各物质质量比为48:32，可得：$\dfrac{48}{32}=\dfrac{1.2\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=0.8\ \mathrm{g}$。由此分析：第一次实验氧气质量0.4g＜0.8g，镁过量，未完全燃烧，A正确；所有化学反应都遵循质量守恒定律，三次实验均为化学反应，均遵循质量守恒，B错误；第三次实验氧气质量1.6g＞0.8g，氧气过量，未完全消耗，C正确；镁燃烧生成氧化镁，固体质量增加，三次实验后固体质量均比反应前镁的质量大，D正确。
【答案】B
【知识点】化学方程式计算、质量守恒定律、镁的燃烧反应
【点评】本题结合镁与氧气反应的实验数据，考查化学方程式计算和质量守恒定律的应用，需准确判断反应中物质的过量情况，难度中等。
【难度系数】0.6
10[2026广东惠州质检，中]五位同学为了检测某石灰石样品中碳酸钙的含量，用浓度相同的盐酸与样品充分反应来进行实验测定(样品中的杂质不溶于水，且不与盐酸反应，碳酸钙和稀盐酸反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$)，测定数据如表。
(1)甲、乙、丙、丁、戊五位同学中，
(2)求样品中碳酸钙的质量分数(写出计算过程)。
(1)甲、乙、丙、丁、戊五位同学中，
丁、戊
同学的石灰石样品中的碳酸钙完全反应；10.0 g石灰石样品最多产生3.3
g $\ce{CO_{2}}$。(2)求样品中碳酸钙的质量分数(写出计算过程)。
答案
(1)丁、戊 3.3
(2)解:设样品中碳酸钙的质量分数为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
$10.0\ \mathrm{g}× x$ 3.3 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10.0\ \mathrm{g}× x}{3.3\ \mathrm{g}}$
$x=75\%$
答:样品中碳酸钙的质量分数为75%。
【解析】(1)由题表可知,五位同学所取石灰石样品的质量相等,反应后减少的质量为生成二氧化碳的质量,由甲、乙、丙同学所得数据可知,每增加10.0 g盐酸,测得物质总质量减少1.0 g,而丁同学加入40.0 g盐酸与10.0 g样品反应,测得物质总质量只减少了3.3 g,说明40.0 g盐酸未完全反应,而样品中的碳酸钙完全反应,同理戊同学的石灰石样品中的碳酸钙也完全反应。10.0 g石灰石样品最多产生$\ce{CO_{2}}$的质量为40.0 g+10.0 g-46.7 g=3.3 g。
(2)解:设样品中碳酸钙的质量分数为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
$10.0\ \mathrm{g}× x$ 3.3 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10.0\ \mathrm{g}× x}{3.3\ \mathrm{g}}$
$x=75\%$
答:样品中碳酸钙的质量分数为75%。
【解析】(1)由题表可知,五位同学所取石灰石样品的质量相等,反应后减少的质量为生成二氧化碳的质量,由甲、乙、丙同学所得数据可知,每增加10.0 g盐酸,测得物质总质量减少1.0 g,而丁同学加入40.0 g盐酸与10.0 g样品反应,测得物质总质量只减少了3.3 g,说明40.0 g盐酸未完全反应,而样品中的碳酸钙完全反应,同理戊同学的石灰石样品中的碳酸钙也完全反应。10.0 g石灰石样品最多产生$\ce{CO_{2}}$的质量为40.0 g+10.0 g-46.7 g=3.3 g。
解析
【分析】首先根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量差即为生成二氧化碳的质量，先计算每位同学实验中生成CO₂的质量，通过对比数据判断碳酸钙是否完全反应，再利用化学方程式计算碳酸钙的质量分数。
【解析】(1)根据质量守恒定律，生成CO₂的质量=反应前总质量-反应后剩余总质量：
甲同学：$10.0\ \mathrm{g}+10.0\ \mathrm{g}-19.0\ \mathrm{g}=1.0\ \mathrm{g}$；
乙同学：$10.0\ \mathrm{g}+20.0\ \mathrm{g}-28.0\ \mathrm{g}=2.0\ \mathrm{g}$；
丙同学：$10.0\ \mathrm{g}+30.0\ \mathrm{g}-37.0\ \mathrm{g}=3.0\ \mathrm{g}$；
丁同学：$10.0\ \mathrm{g}+40.0\ \mathrm{g}-46.7\ \mathrm{g}=3.3\ \mathrm{g}$；
戊同学：$10.0\ \mathrm{g}+50.0\ \mathrm{g}-56.7\ \mathrm{g}=3.3\ \mathrm{g}$；
丁、戊同学加入更多盐酸后，CO₂质量不再增加，说明样品中碳酸钙已完全反应，因此丁、戊同学的样品中碳酸钙完全反应；10.0 g石灰石样品最多产生$\ce{CO_{2}}$的质量为3.3 g。
(2)设10.0 g石灰石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
$x$ 3.3 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.3\ \mathrm{g}}$
解得$x=7.5\ \mathrm{g}$；
样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{7.5\ \mathrm{g}}{10.0\ \mathrm{g}}×100\%=75\%$。
【答案】(1)丁、戊；3.3 (2)75%
【知识点】根据化学方程式计算、质量守恒定律、碳酸钙的化学性质
【点评】本题通过实验数据的分析判断反应的限度，结合化学方程式进行计算，考查学生的数据分析能力和化学计算的规范书写，是化学定量研究的典型题型。
【难度系数】0.5
【解析】(1)根据质量守恒定律，生成CO₂的质量=反应前总质量-反应后剩余总质量：
甲同学：$10.0\ \mathrm{g}+10.0\ \mathrm{g}-19.0\ \mathrm{g}=1.0\ \mathrm{g}$；
乙同学：$10.0\ \mathrm{g}+20.0\ \mathrm{g}-28.0\ \mathrm{g}=2.0\ \mathrm{g}$；
丙同学：$10.0\ \mathrm{g}+30.0\ \mathrm{g}-37.0\ \mathrm{g}=3.0\ \mathrm{g}$；
丁同学：$10.0\ \mathrm{g}+40.0\ \mathrm{g}-46.7\ \mathrm{g}=3.3\ \mathrm{g}$；
戊同学：$10.0\ \mathrm{g}+50.0\ \mathrm{g}-56.7\ \mathrm{g}=3.3\ \mathrm{g}$；
丁、戊同学加入更多盐酸后，CO₂质量不再增加，说明样品中碳酸钙已完全反应，因此丁、戊同学的样品中碳酸钙完全反应；10.0 g石灰石样品最多产生$\ce{CO_{2}}$的质量为3.3 g。
(2)设10.0 g石灰石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
$x$ 3.3 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.3\ \mathrm{g}}$
解得$x=7.5\ \mathrm{g}$；
样品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{7.5\ \mathrm{g}}{10.0\ \mathrm{g}}×100\%=75\%$。
【答案】(1)丁、戊；3.3 (2)75%
【知识点】根据化学方程式计算、质量守恒定律、碳酸钙的化学性质
【点评】本题通过实验数据的分析判断反应的限度，结合化学方程式进行计算，考查学生的数据分析能力和化学计算的规范书写，是化学定量研究的典型题型。
【难度系数】0.5
