Question

15．我省境內的白石山，因其石灰石呈白色且含雜質較少而得名，是國家級石灰巖結構地質公園．某化學興趣小組從白石山采集來一些樣品，進行了下列實驗：取4份質量不同的石灰石樣品，分別與27.0g相同溶質質量分數的稀鹽酸充分反應后（石灰石樣品中的雜質既不溶于水，也不與鹽酸反應），經過濾、干燥，稱量剩余固體的質量．剩余固體的質量與所取樣品質量的關系如表所示．試計算：

實驗序號	石灰石樣品質量/g	稀鹽酸的質量/g	剩余固體質量/g
1	1.0	27.0	0.1
2	2.0	27.0	0.2
3	3.0	27.0	0.3
4	4.0	27.0	1.3

（1）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（2）所用稀鹽酸中溶質的質量分數．

Answer 1

分析 由反應質量表可知，前三次實驗中石灰石中碳酸鈣完全反應，而第四次實驗因鹽酸量不足，石灰石中碳酸鈣未能完全反應；1.0g石灰石完全反應剩余0.1g固體可知，1.0g該石灰石樣品中含碳酸鈣質量=1.0g-0.1g=0.9g，含雜質0.1g；
因此，第四次實驗中參加反應的碳酸鈣質量=4.0g-1.3g=2.7g；
計算所用稀鹽酸中溶質質量分數時，應選取鹽酸完全反應的第四次實驗所記錄數據進行，而前三次實驗因鹽酸未全部參加反應，不能用作計算稀鹽酸的溶質質量分數．

解答 解：（1）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為$\frac{1.0g-0.1g}{1.0g}$×100%=90%
（2）與27.0g稀鹽酸恰好反應的CaCO₃的質量為：3.0g-0.3g=2.7g
設稀鹽酸中溶質的質量分數為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100　 　73
2.7g　　x×27g
 $\frac{100}{2.7g}=\frac{73}{x×27g}$
x=7.3%
答：（1）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為90%；
（2）稀鹽酸中溶質的質量分數為7.3%．

點評 第四次實驗中所剩余的1.3g固體為雜質及未反應完的碳酸鈣的混合物，反應后前后質量差即為反應所消耗的碳酸鈣質量．