15. 纳米$\ce{CaCO_{3}}$常作为优良的填充剂，用于改善塑料、橡胶等材料的性能。一种以石灰石(含少量$\ce{SiO_{2}}$)为原料制备纳米$\ce{CaCO_{3}}$的流程如图1所示。已知:$\ce{SiO_{2}}$不与盐酸反应。

(1)设备Ⅰ中需不断搅拌，其目的是，写出该过程中发生反应的化学方程式:。
(2)设备Ⅱ为分离设备，类似于基本实验操作中的(填操作名称)。实验室进行该操作所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和。
(3)设备Ⅲ中发生的反应为:$\ce{CO_{2} + 2NH_{3} + CaCl_{2} + X = CaCO_{3}↓ + 2NH_{4}Cl}$，则X的化学式为。
(4)图2是反应温度与$\ce{CaCO_{3}}$颗粒粒径变化的曲线，可得出的变化规律是。若要制备粒径约为50nm的$\ce{CaCO_{3}}$并提高生产速率，可采用的合理措施是(填序号)。
a. 控制温度20℃并不断搅拌溶液
b. 控制温度50℃增大通入气体的速率
c. 控制温度70℃，并不断搅拌溶液
(5)纳米$\ce{CaCO_{3}}$与普通$\ce{CaCO_{3}}$的化学性质(填“相同”或“不同”)。

15. (1) 增大反应物之间的接触面积,使反应更充分更快
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O
(2) 过滤 漏斗 (3) H₂O
(4) 随着温度的上升,颗粒粒径先缓慢变小后逐渐快速增大 a
(5) 相同

【分析】
本题以纳米$\ce{CaCO_{3}}$的制备流程为载体，综合考查化学实验操作、反应方程式书写、质量守恒定律应用、图像分析及物质性质等知识点，需逐一分析每个问题：
1. 设备Ⅰ中石灰石（含$\ce{CaCO_{3}}$）与盐酸反应，搅拌可增大反应物接触面积，使反应更充分；反应为$\ce{CaCO_{3}}$与$\ce{HCl}$生成$\ce{CaCl_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$。
2. 设备Ⅱ需分离不反应的$\ce{SiO_{2}}$固体和$\ce{CaCl_{2}}$溶液，对应过滤操作，过滤的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
3. 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，推导$\mathrm{X}$的化学式。
4. 分析温度与$\ce{CaCO_{3}}$粒径的曲线，得出粒径随温度的变化规律；结合制备$50\ \mathrm{nm}$粒径且提高生产速率的要求选择措施。
5. 纳米$\ce{CaCO_{3}}$与普通$\ce{CaCO_{3}}$组成相同，化学性质由组成决定，故性质相同。
【解析】
(1) 搅拌的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分更快；设备Ⅰ中$\ce{CaCO_{3}}$与盐酸反应，化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + CO_{2}↑ + H_{2}O}$。
(2) 设备Ⅱ分离固体和液体，对应过滤操作；过滤所需玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗。
(3) 根据质量守恒定律，反应前后原子数目不变：左边原子总数（$\mathrm{C}:1$、$\mathrm{O}:2$、$\mathrm{N}:2$、$\mathrm{H}:6$、$\mathrm{Ca}:1$、$\mathrm{Cl}:2$），右边原子总数（$\mathrm{Ca}:1$、$\mathrm{C}:1$、$\mathrm{O}:3$、$\mathrm{N}:2$、$\mathrm{H}:8$、$\mathrm{Cl}:2$），差值为$2$个$\mathrm{H}$和$1$个$\mathrm{O}$，故$\mathrm{X}$为$\ce{H_{2}O}$。
(4) 由曲线可知，随温度上升，$\ce{CaCO_{3}}$颗粒粒径先缓慢变小后逐渐快速增大；要制备粒径约$50\ \mathrm{nm}$且提高生产速率，控制温度$20°\mathrm{C}$（对应粒径符合要求），选$\mathrm{a}$。
(5) 纳米$\ce{CaCO_{3}}$与普通$\ce{CaCO_{3}}$均为$\ce{CaCO_{3}}$，组成相同，化学性质相同。
【答案】
(1) 增大反应物之间的接触面积，使反应更充分更快；$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + CO_{2}↑ + H_{2}O}$
(2) 过滤；漏斗
(3) $\ce{H_{2}O}$
(4) 随着温度的上升，颗粒粒径先缓慢变小后逐渐快速增大；$\mathrm{a}$
(5) 相同
【知识点】
化学实验基本操作、化学方程式书写、质量守恒定律、图像分析、物质的化学性质
【点评】
本题结合工业制备流程，考查化学核心基础知识，涵盖实验操作、化学用语、守恒定律及图像分析，难度适中，需学生具备扎实的基础和分析能力。
【难度系数】
0.6