Question

9．長期使用的熱水壺底部有一層水垢，水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂．他們為了測定水垢中碳酸鈣的含量，將足量質量分數為10%的鹽酸加入到10.0g水垢后，產生CO₂氣體的情況如圖所示．
（1）水垢中碳酸鈣的質量分數是多少？
（2）假設水垢中除碳酸鈣和氫氧化鎂外，不含有其它雜質，溶解10.0g水垢，至少需要質量分數為10.0%的鹽酸的質量是多少（結果保留一位小數）．
（3）若配制113.0g10.0%的稀鹽酸，需用38%的濃鹽酸（密度為1.19g/cm³）的體積是多少毫升？（結果精確到個位）

Answer 1

分析 （1）碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，氫氧化鎂與稀鹽酸反應生成氯化鎂和水；由產生CO₂氣體的情況圖，最終測試3.3g二氧化碳氣體，由反應的化學方程式列式計算出參加反應的碳酸鈣的質量、參加反應的稀鹽酸中溶質的質量，進而計算出水垢中碳酸鈣的質量分數．
（2）由水垢中氫氧化鎂的質量，由反應的化學方程式列式計算出參加反應的稀鹽酸中溶質的質量，進而計算出所需稀鹽酸的質量．
（3）根據溶液稀釋前后溶質的質量不變，結合題意進行分析解答．

解答 解：（1）設參加反應的碳酸鈣的質量為x，與碳酸鈣反應消耗的稀鹽酸中溶質的質量為y
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100    73            44
x      y             3.3g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{3.3g}$      x=7.5g
$\frac{73}{44}=\frac{y}{3.3g}$       y=5.475g
水垢中碳酸鈣的質量分數是$\frac{7.5g}{10g}$×100%=75%．
（2）水垢中氫氧化鎂的質量為10g-7.5g=2.5g．
設氫氧化鎂完全反應消耗HCl的質量為z
2HCl+Mg（OH）₂═MgCl₂+2H₂O
73     58
z     2.5g
$\frac{73}{58}=\frac{z}{2.5g}$      z≈3.147g
至少需要質量分數為10%的鹽酸的質量為（5.475g+3.147g）÷10%≈86.2g．
（3）設需用38%的濃鹽酸（密度為1.19g/cm³）的體積是x
1.19g/cm³×x×38%=113.0g×10.0%      x≈25cm³（25mL）
答：（1）水垢中碳酸鈣的質量分數是75%；（2）至少需要質量分數為10%的鹽酸的質量為86.2g；（3）需用38%的濃鹽酸（密度為1.19g/cm³）的體積是25mL．

點評 本題難度不大，掌握利用化學方程式與溶質質量分數的綜合計算即可正確解答本題，解題時要注意解題的規范性．