Question

5．某學�；瘜W興趣小組的同學想測定某同學家裝修后剩余大理石中碳酸鈣的含量，做了如下實驗：首先稱取50g該大理石樣品，然后將200g的稀鹽酸分5次加入（假設其中的雜質既不溶于水也不與鹽酸反應）進行充分反應．實驗過程中的數據記錄如下：

稀鹽酸的質量	第一次 40g	第二次 40g	第三次 40g	第四次 40g	第五次 40g
剩余固體質量	40g	ag	20g	10g	5g

（1）a的數值為30；
（2）寫出實驗中發生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）根據已知條件列出求解生成二氧化碳總質量（X）的比例式$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反應后所得溶液中溶質質量是24.3%；
（5）某工廠要想制得280t含雜質19%的生石灰，在制備過程中損失了10%的原料，需要這種大理石廢料的質量為500t．

Answer 1

分析 （1）根據第一次加入40g稀鹽酸，導致固體由50g變成了40g，減少了10g，第三次也是有20g變成10g，說明每加入40g鹽酸能夠使固體減少10g，依據雜質不與鹽酸反應，反應的是碳酸鈣，結合方程式計算出所用稀鹽酸溶質的質量分數，并據溶質的質量分數式分析解答；
（2）碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，據此書寫方程式；
（3）第5次加入40g鹽酸，固體減少5g，說明樣品中碳酸鈣反應完畢，依據碳酸鈣的總質量計算生成的二氧化碳的總質量，列出比例式；
（4）利用第二次實驗所消耗碳酸鈣的量，根據反應的化學方程式，計算出生成的氯化鈣的質量，由溶質的質量分數公式，求出加入水后溶液中溶質的質量分數；
（5）由50g樣品中雜質的質量是5g，計算樣品中碳酸鈣的純度，并據碳酸鈣分解的反應方程式計算需要大理石的質量

解答 解：（1）第一次加入40g稀鹽酸，導致固體由50g變成了40g，減少了10g，第三次也是有20g變成10g，說明每加入40g鹽酸反應10g碳酸鈣，即a=40g-10g=30g；
（2）碳酸鈣和鹽酸反應方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）要求生成二氧化碳的總質量，則須求出所有碳酸鈣反應生成的二氧化碳的質量，第5次加入40g鹽酸，固體減少5g，說明樣品中碳酸鈣反應完畢，所以碳酸鈣的總質量是50g-5g=45g
設45g碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳的總質量是X
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
45g                  X
則求解生成二氧化碳總質量的比例式是：$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反應的碳酸鈣的質量是20g，設生成的二氧化碳的質量是a，生成氯化鈣的質量是b
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100         111      44
20g          b       a
$\frac{100}{20g}=\frac{111}=\frac{44}{a}$
b=22.2g
a=8.8g
所以向第二次反應后所得溶液的溶質質量分數是$\frac{22.2g}{20g+80g-8.8g}$×100%=24.3%；
（5）根據以上分析，該大理石中碳酸鈣的質量分數是：$\frac{45g}{50g}$×100%=90%
設需要這種大理石的質量為n
 CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
 100        56
n×90%  280t×（1-10% ）
$\frac{100}{n×90%}=\frac{56}{280t×（1-10%）}$
n=500t
故答案為：
（1）30；
（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）23.4%；
（5）500t．

點評 本題考查綜合、全面，分析透徹每次加入40g稀鹽酸固體剩余物質量的變化，對反應進行的情況進行判斷，這是解決本題的基礎，該題可很好考查學生分析、解決問題的能力，本題涉及的方程式計算較多，要找準已知量，細心分析．