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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$CaCO_{3}$,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$Ca(OH)_{2}$的方案如下。
$CaCO_{3}\xrightarrow[①]{高温}CaO\xrightarrow[②]{加水}Ca(OH)_{2}$
(1)制取过程中发生反应的化学方程式分别为①_________________________、②_________________________。
【任务二】测定贝壳中碳酸钙的含量
贝壳中$CaCO_{3}$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$CaCO_{3}$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$219.96\ \mathrm{g}$;待电子天平示数不再改变时,记录最终总质量为$216.00\ \mathrm{g}$。
(2)将贝壳磨碎的目的是
(3)请计算贝壳中$CaCO_{3}$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)$CaCO_{3}$的分解程度影响$Ca(OH)_{2}$的产量。通过分析贝壳煅烧后剩余固体的成分,可判断$CaCO_{3}$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;$Ca(OH)_{2}$呈碱性,能使酚酞溶液变红。
【表达与交流】通过上述探究证明:本地贝壳中碳酸钙的含量足够高,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$Ca(OH)_{2}$的方案如下。
$CaCO_{3}\xrightarrow[①]{高温}CaO\xrightarrow[②]{加水}Ca(OH)_{2}$
(1)制取过程中发生反应的化学方程式分别为①_________________________、②_________________________。
【任务二】测定贝壳中碳酸钙的含量
贝壳中$CaCO_{3}$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$CaCO_{3}$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$219.96\ \mathrm{g}$;待电子天平示数不再改变时,记录最终总质量为$216.00\ \mathrm{g}$。
(2)将贝壳磨碎的目的是
增大贝壳与稀盐酸之间的接触面积,使反应更快、更充分
;反应生成$CO_{2}$的质量为3.96
$\mathrm{g}$。(3)请计算贝壳中$CaCO_{3}$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)$CaCO_{3}$的分解程度影响$Ca(OH)_{2}$的产量。通过分析贝壳煅烧后剩余固体的成分,可判断$CaCO_{3}$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;$Ca(OH)_{2}$呈碱性,能使酚酞溶液变红。
【表达与交流】通过上述探究证明:本地贝壳中碳酸钙的含量足够高,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)$CaCO_{3} \xlongequal{高温} CaO + CO_{2} \uparrow $ $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$CaCO_{3}$的质量为$x$。
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow $
$\begin{array}{l l} 100 & 44 \\ x & 3.96\ \mathrm{g} \\ \end{array}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
$x=9\ \mathrm{g}$
$CaCO_{3}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}} × 100\% = 90\%$
答:贝壳中$CaCO_{3}$的质量分数为90%。
(4)稀盐酸 变红
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow $
$\begin{array}{l l} 100 & 44 \\ x & 3.96\ \mathrm{g} \\ \end{array}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
$x=9\ \mathrm{g}$
$CaCO_{3}$的质量分数为$\dfrac{9\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}} × 100\% = 90\%$
答:贝壳中$CaCO_{3}$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探究展开，需分步骤思考：
1. 制取方案部分：回忆碳酸钙高温分解、氧化钙与水反应的化学方程式，明确反应条件和产物；
2. 测定碳酸钙含量部分：磨碎贝壳是为增大接触面积加快反应，利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成CO₂的质量；再根据CO₂质量，结合碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，计算碳酸钙质量及质量分数；
3. 检验剩余固体部分：利用碳酸钙与稀盐酸反应产生气泡、氢氧化钙溶液呈碱性使酚酞变红的性质，完成实验设计。
【解析】
(1) 碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；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，反应生成$\ce{CO_{2}}$的质量为：$219.96\ \mathrm{g} - 216.00\ \mathrm{g} = 3.96\ \mathrm{g}$。
(3) 计算过程：
设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$\begin{array}{l l} 100 & 44 \\ x & 3.96\ \mathrm{g} \\ \end{array}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 9\ \mathrm{g}$
贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$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) 检验碳酸钙需加入稀盐酸（若有气泡则含$\ce{CaCO_{3}}$），检验氢氧化钙需加水溶解后滴加酚酞溶液（若溶液变红则含$\ce{Ca(OH)_{2}}$），故实验报告中试剂为稀盐酸，现象为变红。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
(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%（计算过程见解析）
(4) 稀盐酸；变红
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算、物质的检验
【点评】
本题以实际生产为背景，将化学方程式、质量守恒定律、化学计算及物质检验相结合，考查学生对核心知识的应用能力，题型常规且注重基础，符合初中化学的考查要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕贝壳制取氢氧化钙的实验探究展开，需分步骤思考：
1. 制取方案部分：回忆碳酸钙高温分解、氧化钙与水反应的化学方程式，明确反应条件和产物；
2. 测定碳酸钙含量部分：磨碎贝壳是为增大接触面积加快反应，利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成CO₂的质量；再根据CO₂质量，结合碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，计算碳酸钙质量及质量分数；
3. 检验剩余固体部分：利用碳酸钙与稀盐酸反应产生气泡、氢氧化钙溶液呈碱性使酚酞变红的性质，完成实验设计。
【解析】
(1) 碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；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，反应生成$\ce{CO_{2}}$的质量为：$219.96\ \mathrm{g} - 216.00\ \mathrm{g} = 3.96\ \mathrm{g}$。
(3) 计算过程：
设贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$\begin{array}{l l} 100 & 44 \\ x & 3.96\ \mathrm{g} \\ \end{array}$
$\dfrac{100}{44} = \dfrac{x}{3.96\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 9\ \mathrm{g}$
贝壳中$\ce{CaCO_{3}}$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) 检验碳酸钙需加入稀盐酸（若有气泡则含$\ce{CaCO_{3}}$），检验氢氧化钙需加水溶解后滴加酚酞溶液（若溶液变红则含$\ce{Ca(OH)_{2}}$），故实验报告中试剂为稀盐酸，现象为变红。
【答案】
(1) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
(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%（计算过程见解析）
(4) 稀盐酸；变红
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算、物质的检验
【点评】
本题以实际生产为背景，将化学方程式、质量守恒定律、化学计算及物质检验相结合，考查学生对核心知识的应用能力，题型常规且注重基础，符合初中化学的考查要求。
【难度系数】
0.6
