Question

16．通过对九年级化学这门功课的学习，我们学会物质的鉴别、检验、推断与计算．
（1）A～J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要．A、B为黑色固体，C、G都是金属单质，I为无色气体，它们的相互转化关系如图所示：
请回答：
①写出下列物质的化学式：AC．
②反应①②③④⑤中属于置换反应的为①⑤（填序号）．
③写出反应②的化学方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，其中Fe₂O₃为该反应的氧化剂．
④写出反应⑤的化学方程式．
（2）某研究学习小组欲测定石灰石中碳酸钙的质量分数，采用的方法如下：取该石灰石样品20g，把80g稀盐酸分四次加入，实验过程所得数据如表格（已知石灰石样品中含有的二氧化硅等杂质不溶于水，不与稀盐酸反应）．根据实验数据计算：
（1）表中n的数值为6.8．
（2）样品中碳酸钙的质量分数是66%．
（3）求盐酸中溶质的质量分数．

实验次数	加入稀盐酸的质量/g	剩余固体的质量/g
1	20	15
2	20	10
3	20	6.8
4	20	n

Answer 1

分析 （1）根据题干提供的信息进行分析解答，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，故A和B是碳和氧化铜的反应，C是铜，生成的D是二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故J是碳酸钙，A是碳；E是氧气；二氧化碳能与碳高温反应生成一氧化碳，故F是一氧化碳；一氧化碳还原氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，故G是铁，铁与稀盐酸反应生成的H是氢气，故I是氯化亚铁，据此解答．
（2）①根据图表数据可知，第1、2次反应后固体物质减少的质量都为5g，而第3次反应后固体物质减少的质量为3.2g，说明此时碳酸钙已反应完，不再产生气体，故表中n的数值为6.8．
②根据图表数据可知，完全反应后，剩余固体物质的质量为6.8g，石灰石样品的质量减去剩余固体物质的质量就是样品中碳酸钙的质量，然后根据质量分数公式计算即可．
③根据图表数据可知，第1、2次反应后固体物质减少的质量都为5g，说明20g稀盐酸恰好能与石灰石中的5g碳酸钙完全反应．根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式和第1次完全反应中碳酸钙的质量，即可计算出第一次参与反应的HCl质量，然后根据溶质的质量分数公式计算即可．

解答 解：（1）A、B为黑色固体，C是红色金属单质，故A和B是碳和氧化铜的反应，C是铜，生成的D是二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故J是碳酸钙，A是碳；E是氧气；二氧化碳能与碳高温反应生成一氧化碳，故F是一氧化碳；一氧化碳还原氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，故G是铁，铁与稀盐酸反应生成的H是氢气，故I是氯化亚铁，带入框图，推断合理；
①、A是碳；故填：C；
②、①是碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，属于置换反应，②是碳与二氧化碳高温反应生成一氧化碳，属于化合反应，③一氧化碳与氧化铁高温反应生成二氧化碳和铁，不属于置换反应，④是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，不属于基本反应类型，⑤是铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，属于置换反应，
故填：①⑤；
③、②是一氧化碳与氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，氧化铁在反应中失去了氧，发生了还原反应，是氧化剂．
故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；Fe₂O₃．
④、反应⑤是铁与稀盐酸反应生成的H是氢气，化学方程式为：Fe+HCl=FeCl₂+H₂↑．
故填：Fe+HCl=FeCl₂+H₂↑．
（2）①根据图表数据可知，第1、2次反应后固体物质减少的质量都为5g，而第3次反应后固体物质减少的质量为3.2g，说明此时碳酸钙已反应完，不再产生气体，故表中n的数值为6.8．
故答案为：6.8．
②样品中碳酸钙的质量分数=$\frac{20g-6.8g}{20g}$×100%=66%．
故答案为：66%．
③由题分析20g稀盐酸恰好能与石灰石中的5g碳酸钙完全反应
设第一次参与反应的HCl质量为x，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100   73
5g     x
$\frac{100}{5g}=\frac{73}{x}$ 
解之得：x=3.65g，
盐酸中溶质的质量分数为：$\frac{3.65g}{20g}×100%$=18.25%．
答：盐酸中溶质的质量分数为18.25%．

点评 在解此类题时，首先将题中有特征的物质推出，然后结合推出的物质和题中的转化关系推导剩余的物质，最后将推出的各种物质代入转化关系中进行验证即可．把握住记录数据中在发生着变化的数据，分析数据变化的原因或变化的规律，这是分析实验数据的一种常用方法．