Question

3．某化學興趣小組為了測定一批石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數，取用2g石灰石樣品，把20g稀鹽酸分4次加入樣品中（雜質不反應，也不溶于水），充分反應后經過濾，干燥等操作，最后稱量，得實驗數據如下：

稀鹽酸的用量	剩余固體的質量
第一次加入5g	1.5g
第二次加入5g	1.0g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

（1）求石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（2）求所用稀鹽酸的質量分數
（3）這樣的方法求得鹽酸的質量分數往往偏小，請分析原因．

Answer 1

分析 （1）根據表中數據，由樣品質量和雜質質量就可以計算出樣品中碳酸鈣的質量分數2
（2）根據反應的化學方程式，由參加反應的碳酸鈣的質量計算鹽酸完全反應時消耗的HCl的質量，利用溶質質量分數公式計算該稀鹽酸的質量分數；根據實驗數據，前三次所加入的稀鹽酸都完全發生了反應，在計算稀鹽酸的溶質質量分數時可使用前三次的實驗數據；
（3）根據當鹽酸的濃度很稀的時候，反應速度很慢，鹽酸沒有完全反應解答．

解答 解：（1）比較第加入一、二、三次的數據可知：5g鹽酸完全反應可以消耗碳酸鈣2.0g-1.5g=0.5g；第四次中僅減少了0.5g-0.3g=0.2g，沒有減少到0.5g，說明此時碳酸鈣已完全反應，樣品中含有0.3g雜質．
樣品中碳酸鈣的質量分數為：$\frac{2g-0.3g}{2g}×$100%=85%；
（2）設與0.5克碳酸鈣反應的HCl的質量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100   73
0.5g    x     
$\frac{100}{0.5g}=\frac{73}{x}$
x=0.365g
所用稀鹽酸的質量分數=$\frac{0.365g}{5g}×$100%=7.3%；
（3）這樣的方法求得鹽酸的質量分數往往偏小，原因是當鹽酸的濃度很稀的時候，反應速度很慢，鹽酸沒有完全反應．
答案：
（1）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為85；
（2）所用稀鹽酸的質量分數7.3%  
（3）當鹽酸的濃度很稀的時候，反應速度很慢，鹽酸沒有完全反應．

點評 根據反應進行溶液溶質質量分數計算時，一定要選取溶液中溶質完全反應時的數據計算溶液中溶質的質量，這樣求得的溶質質量分數才是溶液的溶質質量分數．