Question

14．某化學興趣小組為了測定一批石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)，取用4g石灰石樣品，將40g稀鹽酸分為4次加入樣品中（石灰石樣品中所含的雜質不溶于水和鹽酸），充分反應后經過濾、干燥等操作，最后稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	第1次	第2次	第3次	第4次
加入稀鹽酸的質量	10g	10g	10g	10g
剩余固體的質量	3.0g	2.0g	1.0g	0.4g

請計算：
（1）從以上數(shù)據(jù)可知，這四次實驗中，第4次石灰石樣品中碳酸鈣完全反應．
（2）該石灰石樣品碳酸鈣的質量分數(shù)是多少？
（3）所用稀鹽酸的溶質質量分數(shù)是多少？
（4）最后所得溶液中氯化鈣的質量分數(shù)為多少？

Answer 1

分析 （1）通過比較每10g稀鹽酸碳后酸鈣減少的質量來確定反應是否完全進行．
（2）由樣品質量和雜質質量就可以計算出樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)．
（3）根據(jù)反應的化學方程式，由參加反應的碳酸鈣的質量計算鹽酸完全反應時消耗的HCl的質量，利用溶質質量分數(shù)公式計算該稀鹽酸的質量分數(shù)；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，前三次所加入的稀鹽酸都完全發(fā)生了反應，在計算稀鹽酸的溶質質量分數(shù)時可使用前三次的實驗數(shù)據(jù)．
（4）根據(jù)反應的化學方程式，計算氯化鈣的質量，進一步計算最后所得溶液中氯化鈣的質量分數(shù)．

解答 解：（1）比較第加入一、二、三次的數(shù)據(jù)可知：10g鹽酸完全反應可以消耗碳酸鈣3.0g-2.0g=1g；第四次中僅減少了1.0g-1.4g=0.6g，沒有減少到1g，說明此時碳酸鈣已完全反應，樣品中含有0.4g雜質．
（2）樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)為 $\frac{4g-0.4g}{4g}$×100%=90%
（3）設與1克碳酸鈣反應的HCl的質量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100        73
1g          x      
 $\frac{100}{1g}=\frac{73}{x}$
X=0.73g
所以稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)為：$\frac{0.73g}{10g}$×100%=7.3%．
（4）設完全反應生成的氯化鈣的質量為y，生成二氧化碳質量為z，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100                    111            44
4g-0.4g                y               z
$\frac{100}{4g-0.4g}=\frac{111}{y}$
y=3.996g
$\frac{100}{4g-0.4g}=\frac{44}{z}$
z=1.584g
最后所得溶液中氯化鈣的質量分數(shù)為$\frac{3.996g}{（4g-0.4g）+40g-1.584g}×100%$=9.5%
答：（1）第4次石灰石樣品中碳酸鈣完全反應，（2）該石灰石樣品碳酸鈣的質量分數(shù)是90%．
（3）所用稀鹽酸的溶質質量分數(shù)是7.3%．（4）最后所得溶液中氯化鈣的質量分數(shù)為9.5%．

點評 根據(jù)反應進行溶液溶質質量分數(shù)計算時，一定要選取溶液中溶質完全反應時的數(shù)據(jù)計算溶液中溶質的質量，這樣求得的溶質質量分數(shù)才是溶液的溶質質量分數(shù)．