Question

石灰石是本地的重要礦產資源．培豐某水泥廠的化驗員為測定剛購進的一批石灰石中碳酸鈣的質量分數，用質量分析法測定某石灰石樣品的純度，其反應原理（雜質不與鹽酸反應）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．實驗時，先將盛有足量稀鹽酸的錐形瓶（兩者質量之和為300.0g）放置于電子天平上，再將25.0g的石灰石加入錐形瓶中，立即發生反應．每隔3分種讀得電子天平的數據如下：

反應的時間（min）	3	6	9	12	15
電子天平讀數（g）	320.6	317.3	315.1	M	315.1

（1）實驗中，錐形瓶口放一小團棉花，其主要作用是______；
（2）表格中M的值是______g；．
（3）依據實驗數據作出反應時間與容器中物質的質量減少（△m）間的關系的圖象．
（4）計算該石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．

Answer 1

解：（1）錐形瓶口放一小團棉花，其主要作用是防止空氣中的物質進入錐形瓶，影響實驗結果；故填：防止空氣中的物質進入錐形瓶；
（2）由圖象的情況可判9min和15min時的數據相同，說明9min時反應已完成，那么12min時的數據應該和9min、15min時的一樣，故表中M的值應該是315.1；故填：315.1；
（3）由于反應后物質的減輕值為二氧化碳的質量，所以可得到不同時間的生成二氧化碳的質量，其對應關系如表所示：

反應的時間（min）	3	6	9	12	15
二氧化碳的質量（g）	4.4	7.7	9.9	9.9	9.9

利用描點法可得圖象如圖：；故填：；
（3）最終反應生成二氧化碳的質量為：325g-315.1=9.9g
設石灰石樣品中碳酸鈣的質量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
x 9.9g

x=22.5g
石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為：×100%=90%
答：（4）該石灰石中碳酸鈣的質量分數為90%．
分析：（1）根據錐形瓶口放一小團棉花，其主要作用是防止空氣中的物質進入錐形瓶進行解答；
（2）根據由圖象的情況可判9min和15min時的數據相同，說明9min時反應已完成，那么12min時的數據應該和9min、15min時的一樣進行解答；
（3）依據質量守恒定律的應用對反應后質量的減少值進行分別進行計算，求出不同時間中二氧化碳的數值，而后利用描點法繪制圖象即可；
（4）根據化學方程式，可以求出各物質之間的質量比，進而求出碳酸鈣的質量，再根據質量分數公式，可求出石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
點評：解答本題的關鍵是根據質量守恒定律，準確判斷出二氧化碳和反應后生成的溶液的質量．