Question

广西有大量的石灰石，为了测定某地石灰石中碳酸钙的质量分数（假设杂质不参加反应，且不溶于水），某兴趣小组的同学设计了三个实验方案并进行了如下探究：
方案I：①称取石灰石样品10g②高温煅烧至质量不再改变，然后把剩余固体放在密闭干燥的容器中冷却至室温，称得剩余固体质量为6.04g．
方案Ⅱ：①称取石灰石样品10g  ②加入足量的质量分数为10%的稀盐酸100g，使碳酸钙完全溶解  ③过滤后在滤液中加入过量的质量分数为15%的碳酸钠溶液150g④将步骤③中的沉淀过滤、洗涤、干燥，称得沉淀质量为9g．
方案Ⅲ：①称取石灰石样品lO g②加入足量的稀盐酸，使碳酸钙全部溶解
③用导管将生成的气体通入澄清石灰水（过量）  ④将步骤③中生成的沉淀过滤、洗涤、干燥，称得沉淀质量为8.8g．
根据上述回答问题：
（1）在方案I中冷却剩余固体为什么要在密闭干燥的容器中进行？
（2）某同学根据方案I计算碳酸钙的质量分数过程如下：设石灰石中碳酸钙的质量为X，则
CaCO₃ CaO+CO₂↑
100         56
x         6.04g
   x=lO．78g 
CaCO₃%=×100%=107.8%
以上解法得出碳酸钙的质量分数超过100%，造成计算结果错误的原因是______，正确的计算结果是______．
（3）方案Ⅱ中求碳酸钙的质量分数时，下列数据不需要的是______（填序号）．
A．10%、100g    B．10g    C．15%、150g    D．9g
（4）通过对三个方案中的碳酸钙质量分数的计算可知，方案Ⅲ计算得出的碳酸钙质量分数要比方案工和方案Ⅱ低，你认为其中可能的原因是下面的______（填序号）．
A．生成的二氧化碳有部分溶于水    B．导管中仍有部分二氧化碳未排出．
C．生成的沉淀不应该洗涤和干燥    D．稀盐酸不应加足量
（5）请你另外设计一个实验方案，测定石灰石中碳酸钙的质量分数．（提示：可以从求杂质的角度来分析）

Answer

（1）根据石灰水高温煅烧后生成物的性质解答；
（2）根据二氧化碳的质量，可求参加反应的碳酸钙的质量，从而可求石灰石中碳酸钙的质量分数．
（3）根据求碳酸钙质量分数所需数据来解答；
（4）方案Ⅲ是根据生成碳酸钙质量来计算石灰石中碳酸钙的质量分数，其中生成二氧化碳质量是关键；
（3）根据杂质不参加反应，且不溶于水，来设计实验．
【解析】

（1）石灰石高温煅烧后生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能吸收空气中的水分，冷却时要在密闭干燥容器中进行；
（2）因为剩余固体质量6.04g包含了杂质质量，所以得出碳酸钙的质量分数超过100%；
生成二氧化碳质量=10g-6.04g=3.96g，
设生成3.96g二氧化碳，需碳酸钙质量为x
CaCO3 CaO+CO2↑
100              44
x                3.96g
      x=9g
CaCO3%=×100%=90%
（3）方案Ⅱ是：碳酸钙与过量稀盐酸反应生成氯化钙，氯化钙和过量碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，生成碳酸钙的质量等于石灰石中碳酸钙的质量，其中只需知道稀盐酸与碳酸钠过量即可，不需知道具体数据，故选AC；
（4）方案Ⅲ是：根据生成的二氧化碳与氢氧化钙反应，生成碳酸钙质量来计算石灰石中碳酸钙的质量分数，而二氧化碳溶于水且导管中仍有部分二氧化碳未导出，计算得出的碳酸钙质量分数要比方案工和方案Ⅱ低，故选AB；
（5）杂质不参与反应，且不溶于水设计实验：
实验步骤：①称取石灰石样品W1g； ②加入足量的盐酸，使碳酸钙全部溶解；③过滤、洗涤、干燥，称量不溶物（即杂质）的质量为W2g；④根据（W1-W2）/W1×100%，即可求出碳酸钙的质量分数．
故答案为：
（1）因为剩余固体中的氧化钙能吸收空气中的水分
（2）剩余固体质量6.04g包括了杂质的质量；90%；
（3）AC；
（4）AB；
（5）实验步骤：①称取石灰石样品W1g； ②加入足量的盐酸，使碳酸钙全部溶解；③过滤、洗涤、干燥，称量不溶物（即杂质）的质量为W2g；④根据（W1-W2）/W1×100%，即可求出碳酸钙的质量分数．