登录
4.为了测定大理石中碳酸钙的质量分数，化学兴趣小组成员进行了如图所示的实验。（发生的反应为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow}$，杂质难溶于水也不与酸反应，过滤后滤渣损失忽略不计，氯化钙易溶于水）
（1）大理石中碳酸钙的质量分数是
（2）该实验过程中生成二氧化碳的质量是多少？（写出计算过程）
（1）大理石中碳酸钙的质量分数是
80%
。（2）该实验过程中生成二氧化碳的质量是多少？（写出计算过程）
答案
4. (1) 80%
(2)解:设生成二氧化碳的质量为x。
参加反应的碳酸钙的质量为10 g－2 g＝8 g。
$\ce{CaCO_{3}}+2\ce{HCl}\xlongequal{\;\;}\ce{CaCl_{2}}+\ce{H_{2}O}+\ce{CO_{2}}\uparrow$
100 44
8 g x
$\frac{100}{44}=\frac{8\ \mathrm{g}}{x}$
$x=3.52\ \mathrm{g}$
答:生成二氧化碳的质量是3.52 g。
(2)解:设生成二氧化碳的质量为x。
参加反应的碳酸钙的质量为10 g－2 g＝8 g。
$\ce{CaCO_{3}}+2\ce{HCl}\xlongequal{\;\;}\ce{CaCl_{2}}+\ce{H_{2}O}+\ce{CO_{2}}\uparrow$
100 44
8 g x
$\frac{100}{44}=\frac{8\ \mathrm{g}}{x}$
$x=3.52\ \mathrm{g}$
答:生成二氧化碳的质量是3.52 g。
解析
【分析】本题解题思路为：大理石中的杂质不与稀盐酸反应且难溶于水，因此反应后过滤得到的滤渣质量就是杂质质量，据此可算出参与反应的碳酸钙质量；再通过“碳酸钙质量分数=（碳酸钙质量÷大理石总质量）×100%”计算碳酸钙的质量分数；最后根据碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式，结合已知的碳酸钙质量，计算生成二氧化碳的质量。
【解析】（1）大理石中碳酸钙的质量 = 大理石总质量 - 滤渣（杂质）质量$ = 10\ \mathrm{g} - 2\ \mathrm{g} = 8\ \mathrm{g}$，则碳酸钙的质量分数为：$\frac{8\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}} × 100\% = 80\%$。
（2）设生成二氧化碳的质量为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
\ \ 100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
【解析】（1）大理石中碳酸钙的质量 = 大理石总质量 - 滤渣（杂质）质量$ = 10\ \mathrm{g} - 2\ \mathrm{g} = 8\ \mathrm{g}$，则碳酸钙的质量分数为：$\frac{8\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}} × 100\% = 80\%$。
（2）设生成二氧化碳的质量为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
\ \ 100\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
5.二氧化锰因应用广泛而备受关注。某研究小组采用图1装置通过焙烧$\ce{MnCO_{3}}$制取$\ce{MnO_{2}}$，发生反应的化学方程式为$\ce{2MnCO_{3} + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CO_{2} + 2MnO_{2}}$。
(1)实验过程中，石英管内剩余固体的质量和成分随温度的变化如图2所示，则焙烧$\ce{MnCO_{3}}$制取$\ce{MnO_{2}}$应该控制反应的温度不高于
(2)若加热到300～900 ℃时，锰的氧化物会分解产生一种常见气体，该气体为
(3)试根据化学方程式计算46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得的$\ce{MnO_{2}}$的质量。（请写出计算过程）
(4)整个反应过程中，固体中的
(1)实验过程中，石英管内剩余固体的质量和成分随温度的变化如图2所示，则焙烧$\ce{MnCO_{3}}$制取$\ce{MnO_{2}}$应该控制反应的温度不高于
300
℃。(2)若加热到300～900 ℃时，锰的氧化物会分解产生一种常见气体，该气体为
$\ce{O_{2}}$
（填化学式）。(3)试根据化学方程式计算46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得的$\ce{MnO_{2}}$的质量。（请写出计算过程）
(4)整个反应过程中，固体中的
锰
元素质量不变；若把反应温度控制在900 ℃，充分反应后石英管内剩余固体氧化物A的化学式为$\ce{MnO}$
。答案
5. (1) 300 (2) $\ce{O_{2}}$
(3)解:设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
$2\ce{MnCO_{3}}+\ce{O_{2}}\xlongequal{\Delta}2\ce{CO_{2}}+2\ce{MnO_{2}}$
230 174
46.0 g x
$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x},x=34.8\ \mathrm{g}$
答:46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为34.8 g。
(4)锰 $\ce{MnO}$
(3)解:设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
$2\ce{MnCO_{3}}+\ce{O_{2}}\xlongequal{\Delta}2\ce{CO_{2}}+2\ce{MnO_{2}}$
230 174
46.0 g x
$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x},x=34.8\ \mathrm{g}$
答:46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为34.8 g。
(4)锰 $\ce{MnO}$
解析
【分析】
本题围绕$\ce{MnCO_{3}}$焙烧制取$\ce{MnO_{2}}$的反应，结合温度对产物的影响、化学计算及元素守恒等知识点解题：
1. 问题(1)：需保证产物为$\ce{MnO_{2}}$，根据温度对固体成分的影响，$\ce{MnO_{2}}$在温度过高时会分解，故需确定$\ce{MnO_{2}}$稳定存在的最高温度；
2. 问题(2)：300~900℃时锰的氧化物分解，结合锰的化合物分解规律，常见气体为$\ce{O_{2}}$；
3. 问题(3)：利用化学方程式中各物质的质量比，结合$\ce{MnCO_{3}}$的质量计算$\ce{MnO_{2}}$的质量，需注意相对分子质量的计算和比例式的正确应用；
4. 问题(4)：根据质量守恒定律，反应前后$\ce{Mn}$元素质量不变；900℃时$\ce{MnO_{2}}$分解生成$\ce{MnO}$，故剩余固体为$\ce{MnO}$。
【解析】
(1) 由剩余固体成分随温度变化的图像可知，$\ce{MnO_{2}}$稳定存在的温度不高于300℃，若温度超过300℃，$\ce{MnO_{2}}$会分解，因此制取$\ce{MnO_{2}}$应控制温度不高于300℃；
(2) 加热到300～900℃时，$\ce{MnO_{2}}$会分解生成$\ce{Mn}$的低价氧化物和常见气体$\ce{O_{2}}$，故该气体为$\ce{O_{2}}$；
(3) 设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
反应的化学方程式为：$\ce{2MnCO_{3} + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CO_{2} + 2MnO_{2}}$
$\ce{MnCO_{3}}$的相对分子质量为$55+12+16×3=115$，故2个$\ce{MnCO_{3}}$的相对质量为$2×115=230$；$\ce{MnO_{2}}$的相对分子质量为$55+16×2=87$，故2个$\ce{MnO_{2}}$的相对质量为$2×87=174$。
列比例式：$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=\frac{174×46.0\ \mathrm{g}}{230}=34.8\ \mathrm{g}$；
(4) 根据质量守恒定律，反应前后$\ce{Mn}$元素的质量不变，故固体中$\ce{Mn}$元素质量不变；温度控制在900℃时，$\ce{MnO_{2}}$分解生成$\ce{MnO}$和$\ce{O_{2}}$，因此充分反应后剩余固体氧化物为$\ce{MnO}$。
【答案】
(1) 300
(2) $\ce{O_{2}}$
(3) 解:设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
$\ce{2MnCO_{3} + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CO_{2} + 2MnO_{2}}$
230 174
46.0 g x
$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x},x=34.8\ \mathrm{g}$
答:46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为34.8 g。
(4) 锰；$\ce{MnO}$
【知识点】
化学方程式计算、质量守恒定律、金属氧化物的分解
【点评】
本题以$\ce{MnCO_{3}}$焙烧制$\ce{MnO_{2}}$为载体，综合考查温度对反应产物的影响、化学计算、质量守恒及锰的化合物性质，需结合图像分析反应规律，同时掌握化学计算的规范步骤，是一道综合性较强的中等难度题目。
【难度系数】
0.6
本题围绕$\ce{MnCO_{3}}$焙烧制取$\ce{MnO_{2}}$的反应，结合温度对产物的影响、化学计算及元素守恒等知识点解题：
1. 问题(1)：需保证产物为$\ce{MnO_{2}}$，根据温度对固体成分的影响，$\ce{MnO_{2}}$在温度过高时会分解，故需确定$\ce{MnO_{2}}$稳定存在的最高温度；
2. 问题(2)：300~900℃时锰的氧化物分解，结合锰的化合物分解规律，常见气体为$\ce{O_{2}}$；
3. 问题(3)：利用化学方程式中各物质的质量比，结合$\ce{MnCO_{3}}$的质量计算$\ce{MnO_{2}}$的质量，需注意相对分子质量的计算和比例式的正确应用；
4. 问题(4)：根据质量守恒定律，反应前后$\ce{Mn}$元素质量不变；900℃时$\ce{MnO_{2}}$分解生成$\ce{MnO}$，故剩余固体为$\ce{MnO}$。
【解析】
(1) 由剩余固体成分随温度变化的图像可知，$\ce{MnO_{2}}$稳定存在的温度不高于300℃，若温度超过300℃，$\ce{MnO_{2}}$会分解，因此制取$\ce{MnO_{2}}$应控制温度不高于300℃；
(2) 加热到300～900℃时，$\ce{MnO_{2}}$会分解生成$\ce{Mn}$的低价氧化物和常见气体$\ce{O_{2}}$，故该气体为$\ce{O_{2}}$；
(3) 设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
反应的化学方程式为：$\ce{2MnCO_{3} + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CO_{2} + 2MnO_{2}}$
$\ce{MnCO_{3}}$的相对分子质量为$55+12+16×3=115$，故2个$\ce{MnCO_{3}}$的相对质量为$2×115=230$；$\ce{MnO_{2}}$的相对分子质量为$55+16×2=87$，故2个$\ce{MnO_{2}}$的相对质量为$2×87=174$。
列比例式：$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=\frac{174×46.0\ \mathrm{g}}{230}=34.8\ \mathrm{g}$；
(4) 根据质量守恒定律，反应前后$\ce{Mn}$元素的质量不变，故固体中$\ce{Mn}$元素质量不变；温度控制在900℃时，$\ce{MnO_{2}}$分解生成$\ce{MnO}$和$\ce{O_{2}}$，因此充分反应后剩余固体氧化物为$\ce{MnO}$。
【答案】
(1) 300
(2) $\ce{O_{2}}$
(3) 解:设46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为x。
$\ce{2MnCO_{3} + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CO_{2} + 2MnO_{2}}$
230 174
46.0 g x
$\frac{230}{174}=\frac{46.0\ \mathrm{g}}{x},x=34.8\ \mathrm{g}$
答:46.0 g $\ce{MnCO_{3}}$通过焙烧最多制得$\ce{MnO_{2}}$的质量为34.8 g。
(4) 锰；$\ce{MnO}$
【知识点】
化学方程式计算、质量守恒定律、金属氧化物的分解
【点评】
本题以$\ce{MnCO_{3}}$焙烧制$\ce{MnO_{2}}$为载体，综合考查温度对反应产物的影响、化学计算、质量守恒及锰的化合物性质，需结合图像分析反应规律，同时掌握化学计算的规范步骤，是一道综合性较强的中等难度题目。
【难度系数】
0.6
