Question

16．小強同學前往當地的石灰石礦區進行調查，他取回了若干塊礦石樣品，對樣品中的碳酸鈣的質量分數進行測驗采取了以下方法，取用8g這種石灰石樣品，把40g稀鹽酸分四次加入，測量過程所得數據見下表（已知石灰石樣品中含有的雜質不溶于水，也不與鹽酸反應）．請回答下列問題：

序號	加入稀鹽酸的質量（g）	剩余固體的質量（g）
第1次	10	5.5
第2次	10	M
第3次	10	1.2
第4次	10	1.2

（1）發生反應的化學方程式為CaCO₃+2HC1═CaC1₂+H₂O+CO₂↑
（2）M的值為3
（3）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數85%
（4）以上實驗中產生的二氧化碳的總量（x）的比例式為$\frac{100}{6.8g}=\frac{44}{x}$
（5）將第二次實驗后得到的混合物過濾，要將得到的濾液變成溶質質量分數為10%的溶液，應向溶液中加水32.7g
（6）用36.5%的濃鹽酸配制實驗中使用的40g稀鹽酸，需要加水的質量是20g．

Answer 1

分析 （1）根據碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳進行分析；
（2）由表中數據可知，第一次碳酸鈣反應了2.5g，第三次剩余1.2g，說明第二次碳酸鈣反應了2.5g；從而得出m的值；
（3）由表中數據可知，第一次碳酸鈣反應了2.5g，第三次剩余1.2g，說明第二次碳酸鈣反應了2.5g；第三次和第四次剩余物質都是1.2g，說明第三次后碳酸鈣完全反應；
（4）根據參加反應的碳酸鈣的質量，計算生成二氧化碳的質量；
（5）根據樣品中碳酸鈣的質量計算出雜質質量，所得不飽和溶液的質量=反應后固液混合物的質量-雜質質量+加入水的質量，溶質質量就是（2）中計算出的溶質（CaCl₂）的質量，然后根據溶質質量分數公式計算即可；
（6）根據（2）中計算出的參加反應的HCl的質量計算出實驗所用的稀鹽酸的質量分數，根據溶質質量一定，利用溶質質量分數公式進行計算即可．

解答 解：（1）碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：CaCO₃+2HC1═CaC1₂+H₂O+CO₂↑；
（2）根據第一次10g鹽酸消耗碳酸鈣的質量為2.5g，第三次剩余固體成為了1.2g，說明第一次反應后還有碳酸鈣，也就是說10g鹽酸已經全部反應，只能消耗2.5g碳酸鈣，再加10g鹽酸，還能消耗2.5g，所以剩余固體：5.5g-2.5g=3g，所以m為3；
（3）了第三次假設這一次10g鹽酸還能完全反應，最后剩余固體3g-2.5g=0.5g，結果剩余1.2g，說明鹽酸沒完全反應，剩余的都是雜質，即1.2g是雜質，碳酸鈣質量為8g-1.2g=6.8g，樣品中碳酸鈣的質量分數是$\frac{8g-1.2g}{8g}$×100%=85%；
（4）設二氧化碳的質量為x，
 CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
  100                  44
  6.8g                 x
$\frac{100}{6.8g}=\frac{44}{x}$
x=2.992g
第二次實驗后，參加反應的碳酸鈣質量為5g，設生成氯化鈣質量為z，生成二氧化碳質量為m，稀鹽酸的質量分數為n
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
100   73     111      44
5g    n×20g  z        m
$\frac{100}{5g}$=$\frac{111}{z}$=$\frac{44}{m}$=$\frac{73}{n×20}$
z=5.55g
m=2.2g
n=18.25%
要將得到的濾液變成溶質質量分數為10%的溶液，應向溶液中加水x
$\frac{5.55g}{20g+5g-2.2g+x}$×100%=10%
x=32.7g；
（6）需要加水的質量是：40g-$\frac{40g×18.25%}{36.5%}$=20g．
故答案為：（1）CaCO₃+2HC1═CaC1₂+H₂O+CO₂↑；
（2）3；
（3）85%；
（4）$\frac{100}{6.8g}$=$\frac{44}{x}$；
（5）32.7；
（6）20g．

點評 本題主要考查學生運用假設法和化學方程式進行計算和推斷的能力，計算時要注意規范性和準確性．