Question

南京某中學學習小組考察過溶洞后，為溶洞中形態各異的石筍和鐘乳石而驚嘆，決定設計和實施簡單的實驗--模擬溶洞的“形成”．從教材上查得如下資料：
溶洞都分布在石灰巖組成的山地中，石灰巖的主要成分是碳酸鈣，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂；溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．洞頂的水在慢慢向下滲透時，水中的碳酸氫鈣發生上述反應，有的沉積在洞頂，有的沉積在洞底，日積月累，洞頂的形成鐘乳石，洞底的形成石筍，當鐘乳石與石筍相連時就形成了石柱．
（1）他們設計并完成了模擬溶洞“形成”的實驗．其實驗過程如圖，試回答：

實現轉化①需要通入足量的氣體A，A的化學式是______；B溶液中溶質的化學式是______；實現轉化②，通常采用的基本操作方法是______．
（2）他們用采集的石灰巖樣品進行相關實驗．將采集到的樣品用水沖洗后晾干，稱取24.00g樣品平均分成兩份，分別與足量相同質量分數的稀鹽酸反應進行下列測定（如圖1），經數據處理得到釋放出二氧化碳的質量與反應時間的關系圖（如圖2）．

①圖1所示實驗中數據記錄紙上應該連續記錄的實驗數據是______和______．
②由圖2中曲線可以看出，固體物質與液體物質反應，當其他條件相同時，接觸面積越______，其反應速率越______．
③試求樣品中碳酸鈣的質量分數（假設樣品中其他雜質不參加反應，不考慮水、氯化氫逸出）．

Answer 1

（1）由圖中不溶性的碳酸鈣經轉化①變成可溶性的，結合題干中的信息“石灰巖的主要成分是碳酸鈣，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂”可知氣體A是二氧化碳，其化學式為CO₂；B中的溶質是碳酸氫鈣，其化學式為Ca（HCO₃）₂．
由圖中可溶性的碳酸氫鈣經轉化②變成不溶性的碳酸鈣，結合題干中提供的信息“溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳：Ca（HCO₃）₂═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O”可知能實現這一轉化的方法有加熱或減壓，兩方法中加熱是通常采用的基本操作方法．
（2）①結合圖2所示的兩個量可知圖1中實驗中數據記錄紙上應該連續記錄的實驗數據是電子天平示數（或錐形瓶體系質量）和計時器示數（或反應時間）．
②由圖2所示的圖象可知：在反應結束前某一溫度時，粉末狀的石灰巖產生的二氧化碳多，是由于粉末狀的石灰巖與稀鹽酸的接觸面積大，因此反應速率快；塊狀的石灰巖產生的二氧化碳少，是由于塊狀的石灰巖與稀鹽酸的接觸面積小，因此反應速率慢．
③設每份樣品中CaCO₃的質量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
x 3.30g

100

44

=

x

3.30g

，
x=7.50g
樣品中碳酸鈣的質量分數為

7.50g

24g÷2

×100%=62.5%
故答案為：
（1）CO₂；Ca（HCO₃）₂；加熱
（2）①電子天平示數（或錐形瓶體系質量）；計時器示數（或反應時間）（答案不分先后順序）
②大快（或小慢）
③樣品中碳酸鈣的質量分數為62.5%