Question

17．三位同學分別用相同質量分數(shù)的稀鹽酸，測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)（石灰石中的雜質既不與酸反應，也不溶于水）．
（1）小敏的方法可用如下流程表示，測得的碳酸鈣的質量分數(shù)為79%；在過濾操作中，需要用到的玻璃儀器有B（選填序號）．
A．酒精燈、漏斗、玻璃棒  B． 漏斗、玻璃棒、燒杯C． 酒精燈、試管、玻璃棒
（2）小華取10克樣品，用如圖甲實驗裝置進行實驗，反應結束后，測得B裝置質量增加了4.6克，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，算得碳酸鈣的質量分數(shù)，發(fā)現(xiàn)與事實嚴重不符，造成這種情況的可能原因是B中吸收二氧化碳中帶出的水蒸氣和氯化氫氣體．

（3）小軍用如圖乙的實驗裝置進行實驗，將20克稀鹽酸加入到1.25克樣品中，生成的CO₂體積與反應時間的關系如圖丙．已知本實驗條件下CO₂的密度為1.8克/升，求該石灰石樣品中CaCO₃的質量分數(shù)．
（4）求實驗所用的稀鹽酸溶質質量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，第二次加鹽酸，濾渣繼續(xù)減少，說明第一次中鹽酸完全反應且碳酸鈣有剩余，可知50g鹽酸完全消耗5g碳酸鈣，而第二次減少的質量為2.9g，說明碳酸鈣完全反應，剩余濾渣的質量就是石灰石樣品中雜質的質量進行解答；
（2）根據(jù)堿石灰能吸收水蒸氣和氯化氫氣體，B中吸收二氧化碳中帶出的水蒸氣和氯化氫氣體進行解答；
（3）根據(jù)二氧化碳體積和密度求出二氧化碳的質量，利用二氧化碳的質量求出碳酸鈣的質量，進而求出該石灰石樣品中CaCO₃的質量分數(shù)即可；
（4）根據(jù)小敏的步驟可知，反應掉5g碳酸鈣需要鹽酸50g，小軍的步驟是將20g稀鹽酸加入到1.25g樣品中，此時20g稀鹽酸是過量的，所以應該用小敏采集的實驗數(shù)據(jù)計算．

解答 解：（1）鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，第二次加鹽酸，濾渣繼續(xù)減少，說明第一次中鹽酸完全反應且碳酸鈣有剩余，可知50g鹽酸完全消耗5g碳酸鈣，而第二次減少的質量為2.9g，說明碳酸鈣完全反應，剩余濾渣的質量就是石灰石樣品中雜質的質量，樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)為：$\frac{10g-2.1g}{10g}$×100%=79%；在過濾操作中，需要用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；故填：79%；B；
（2）堿石灰能吸收水蒸氣和氯化氫氣體，B中吸收二氧化碳中帶出的水蒸氣和氯化氫氣體，所以算得碳酸鈣的質量分數(shù)，發(fā)現(xiàn)與事實嚴重不符；故填：B中吸收二氧化碳中帶出的水蒸氣和氯化氫氣體；
（3）二氧化碳的質量=1.8g/L×0.244L≈0.44g，設碳酸鈣的質量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                     0.44g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{0.44g}$
x=1g
該石灰石樣品中CaCO₃的質量分數(shù)為：$\frac{1g}{1.25g}$×100%=80%；
答：該石灰石樣品中CaCO₃的質量分數(shù)為80%；
（4）采用小敏的．根據(jù)小敏的步驟可知，反應掉5g碳酸鈣需要鹽酸50g，小軍的步驟是將20g稀鹽酸加入到1.25g樣品中，此時20g稀鹽酸是過量的，所以應該用小敏采集的實驗數(shù)據(jù)計算．
已知量取50g鹽酸，對應的碳酸鈣質量為10g-5g=5g，再用化學方程式即可求得氯化氫的質量，設參加反應的稀鹽酸的質量分數(shù)為y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
 100       73              
  5g    50g×y
 $\frac{100}{5g}=\frac{73}{50g×y}$
y=7.3%
答：實驗所用的稀鹽酸溶質質量分數(shù)為7.3%．

點評 本題考查學生利用化學反應方程式的計算，明確二氧化碳是氣體并利用質量守恒來計算二氧化碳的質量是解答的關鍵．