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10. (2025·青岛改编)“圆梦”小组参观某企业时，发现该企业用到的氢氧化钙都是通过煅烧石灰石制得，他们联想到青岛拥有丰富的贝壳资源，于是在实验室探究用贝壳制取氢氧化钙的可行性。已知：贝壳的主要成分是$\ce{CaCO_{3}}$，杂质不与酸反应，且不溶于水。
【任务一】设计制取方案
小组同学设计以贝壳为原料制取$\ce{Ca(OH)_{2}}$的方案如下：
$\ce{CaCO_{3} \xrightarrow[①]{高温} $
$ \xrightarrow[②]{加水} Ca(OH)_{2}}$
(1)制取过程中发生反应的化学方程式分别为：①$\underline{\hspace{10cm}}$；②$\underline{\hspace{5cm}}$。
【任务二】测定贝壳中碳酸钙的含量
贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的含量足够高，才有利用价值。小组同学利用如图所示装置粗略测定本地贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的含量，实验步骤如下：将贝壳洗净、烘干、磨碎，向烧杯中加入10.00 g贝壳粉和足量稀盐酸后，记录起始总质量为219.96 g；待电子天平的示数不再改变时，记录最终总质量为216.00 g。
(2)将贝壳磨碎的目的是$\underline{\hspace{10cm}}$；反应生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$\underline{\hspace{1cm}}$g。
(3)请计算贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数。(根据化学方程式计算，写出计算过程)
【任务三】检验贝壳煅烧后剩余固体的成分
(4)$\ce{CaCO_{3}}$的分解程度影响$\ce{Ca(OH)_{2}}$的产量。通过分析贝壳煅烧后剩余固体的成分，可判断$\ce{CaCO_{3}}$的分解程度。小组同学进行了如下实验，请完成实验报告。
查阅资料：贝壳煅烧后剩余固体中的杂质不与酸反应，且不溶于水；$\ce{Ca(OH)_{2}}$呈碱性，能使酚酞溶液变红。
|实验步骤|实验现象|实验结论|
| ---- | ---- | ---- |
|步骤Ⅰ:取少量贝壳煅烧后的剩余固体,加入足量水充分溶解,过滤,向滤渣中滴加足量$\underline{\hspace{1cm}}$|无气泡生成,有少量固体剩余|贝壳煅烧后剩余固体的成分是氧化钙和少量杂质|
|步骤Ⅱ:向步骤Ⅰ所得滤液中滴加几滴酚酞溶液|溶液$\underline{\hspace{1cm}}$| |
【表达与交流】通过上述探究证明:本地贝壳中碳酸钙含量足够高,且碳酸钙能完全分解生成氧化钙,适合用来制取氢氧化钙。
【任务一】设计制取方案
小组同学设计以贝壳为原料制取$\ce{Ca(OH)_{2}}$的方案如下：
$\ce{CaCO_{3} \xrightarrow[①]{高温} $
$ \xrightarrow[②]{加水} Ca(OH)_{2}}$(1)制取过程中发生反应的化学方程式分别为：①$\underline{\hspace{10cm}}$；②$\underline{\hspace{5cm}}$。
【任务二】测定贝壳中碳酸钙的含量
贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的含量足够高，才有利用价值。小组同学利用如图所示装置粗略测定本地贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的含量，实验步骤如下：将贝壳洗净、烘干、磨碎，向烧杯中加入10.00 g贝壳粉和足量稀盐酸后，记录起始总质量为219.96 g；待电子天平的示数不再改变时，记录最终总质量为216.00 g。
(2)将贝壳磨碎的目的是$\underline{\hspace{10cm}}$；反应生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$\underline{\hspace{1cm}}$g。
(3)请计算贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数。(根据化学方程式计算，写出计算过程)
【任务三】检验贝壳煅烧后剩余固体的成分
(4)$\ce{CaCO_{3}}$的分解程度影响$\ce{Ca(OH)_{2}}$的产量。通过分析贝壳煅烧后剩余固体的成分，可判断$\ce{CaCO_{3}}$的分解程度。小组同学进行了如下实验，请完成实验报告。
查阅资料：贝壳煅烧后剩余固体中的杂质不与酸反应，且不溶于水；$\ce{Ca(OH)_{2}}$呈碱性，能使酚酞溶液变红。
|实验步骤|实验现象|实验结论|
| ---- | ---- | ---- |
|步骤Ⅰ:取少量贝壳煅烧后的剩余固体,加入足量水充分溶解,过滤,向滤渣中滴加足量$\underline{\hspace{1cm}}$|无气泡生成,有少量固体剩余|贝壳煅烧后剩余固体的成分是氧化钙和少量杂质|
|步骤Ⅱ:向步骤Ⅰ所得滤液中滴加几滴酚酞溶液|溶液$\underline{\hspace{1cm}}$| |
【表达与交流】通过上述探究证明:本地贝壳中碳酸钙含量足够高,且碳酸钙能完全分解生成氧化钙,适合用来制取氢氧化钙。
答案
10. (1)①$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$ ②$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
(2)增大贝壳与稀盐酸之间的接触面积，使反应更快、更充分；3.96
(3)解:设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$x$ 3.96 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
$x=9\ \mathrm{g}$
$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}}×100\%=90\%$
答:贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为90%。
(4)稀盐酸；变红
(2)增大贝壳与稀盐酸之间的接触面积，使反应更快、更充分；3.96
(3)解:设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$x$ 3.96 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
$x=9\ \mathrm{g}$
$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}}×100\%=90\%$
答:贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为90%。
(4)稀盐酸；变红
解析
【分析】
本题围绕贝壳制取氢氧化钙的实验展开，需分步骤解决：首先明确碳酸钙分解、氧化钙与水反应的化学方程式；测定碳酸钙含量时，利用质量守恒计算生成二氧化碳的质量，再通过化学方程式计算碳酸钙质量分数；检验煅烧后固体成分时，利用碳酸钙与酸反应产生气泡、氢氧化钙溶液呈碱性使酚酞变红的性质进行判断。
【解析】
(1) 反应①是碳酸钙在高温条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；反应②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$。
(2) 将贝壳磨碎的目的是增大贝壳与稀盐酸的接触面积，使反应更快、更充分；根据质量守恒定律，反应前后总质量的差值即为生成二氧化碳的质量：$219.96\ \mathrm{g} - 216.00\ \mathrm{g} = 3.96\ \mathrm{g}$。
(3) 设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100$ $44$
$x$ $3.96\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 9\ \mathrm{g}$
则贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}} × 100\% = 90\%$。
(4) 步骤Ⅰ：检验滤渣中是否含有碳酸钙，需滴加足量稀盐酸，若有碳酸钙会产生气泡，实验中无气泡生成，说明滤渣中无碳酸钙；步骤Ⅱ：步骤Ⅰ所得滤液中含有氢氧化钙，呈碱性，滴加酚酞溶液后溶液变红。
【答案】
(1) ①$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；②$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
(2) 增大贝壳与稀盐酸的接触面积，使反应更快、更充分；3.96
(3) 90%
(4) 稀盐酸；变红
【知识点】
化学方程式书写、质量守恒定律、根据化学方程式计算
【点评】
本题是结合实际生产的实验探究题，涵盖化学方程式书写、质量守恒定律应用、化学计算及物质检验等知识点，考查学生对碳酸钙相关性质的掌握和综合应用能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕贝壳制取氢氧化钙的实验展开，需分步骤解决：首先明确碳酸钙分解、氧化钙与水反应的化学方程式；测定碳酸钙含量时，利用质量守恒计算生成二氧化碳的质量，再通过化学方程式计算碳酸钙质量分数；检验煅烧后固体成分时，利用碳酸钙与酸反应产生气泡、氢氧化钙溶液呈碱性使酚酞变红的性质进行判断。
【解析】
(1) 反应①是碳酸钙在高温条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；反应②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$。
(2) 将贝壳磨碎的目的是增大贝壳与稀盐酸的接触面积，使反应更快、更充分；根据质量守恒定律，反应前后总质量的差值即为生成二氧化碳的质量：$219.96\ \mathrm{g} - 216.00\ \mathrm{g} = 3.96\ \mathrm{g}$。
(3) 设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100$ $44$
$x$ $3.96\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 9\ \mathrm{g}$
则贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}} × 100\% = 90\%$。
(4) 步骤Ⅰ：检验滤渣中是否含有碳酸钙，需滴加足量稀盐酸，若有碳酸钙会产生气泡，实验中无气泡生成，说明滤渣中无碳酸钙；步骤Ⅱ：步骤Ⅰ所得滤液中含有氢氧化钙，呈碱性，滴加酚酞溶液后溶液变红。
【答案】
(1) ①$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；②$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
(2) 增大贝壳与稀盐酸的接触面积，使反应更快、更充分；3.96
(3) 90%
(4) 稀盐酸；变红
【知识点】
化学方程式书写、质量守恒定律、根据化学方程式计算
【点评】
本题是结合实际生产的实验探究题，涵盖化学方程式书写、质量守恒定律应用、化学计算及物质检验等知识点，考查学生对碳酸钙相关性质的掌握和综合应用能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
