Question

小強同學前往當地的石灰石礦區進行調查，他取回了若干塊礦石樣品，對樣品中的碳酸鈣的質量分數進行檢測，采用了以下的辦法：取用8 g這種石灰石樣品，把40 g稀鹽酸分四次加入，測量過程所得數據見下表(已知石灰石樣品中含有的雜質不溶于水，不與鹽酸反應)。請計算：

序號	加入稀鹽酸質量(g)	剩余固體質量(g)
第1次	10	5.5
第2次	10	m
第3次	10	1.2
第4次	10	1.2

(1)8 g的石灰石樣品中含有雜質多少克?
(2)樣品中碳酸鈣的質量分數是多少?
(3)上表中m的數值應為多少?
(4)要得到280 kg的CaO，需要質量分數為80％的石灰石多少千克?

Answer 1

（1）1.2 g  (2)85%   (3)3   (4)625 kg

分析：此題通過不斷改變所加入的稀鹽酸的質量，觀察剩余固體的質量來判斷稀鹽酸何時不足，石灰石中CaCO₃何時完全反應．由表中數據可知，在第三次加入10g鹽酸后，固體剩余物質量不再減少，說明剩余的1.2g固體不和稀鹽酸反應，應為雜質．然后，用8g石灰石樣品質量-雜質質量=CaCO₃質量．再除以樣品質量，即可求出樣品中碳酸鈣的質量分數．第（2）題也可從題意得出正解，第一次加入10g酸，此時不清楚酸和鹽兩者是否完全反應，或者哪一物質剩余．但是固體有8g-5.5g=2.5g，即加入10g酸少了2.5g固體．如果此時固體剩余，則每加入10g酸就減少2.5g固體．如果是酸剩余，則加入10g酸時，沉淀質量不再減少．而根據給出的數據，固體質量在減少．所以每10g酸恰好與2.5g固體反應．而當加入第二個10g酸時，即第一次加10g酸時固體的質量減少應和第二次一樣，所以第二次剩余的固體質量就是3g．最后一問可利用含雜質問題的解題方法處理．
解：（1）由表中數據可知，在第三次加入10g鹽酸后，固體剩余物質量不再減少，說明剩余的1.2g固體不和稀鹽酸反應，應為雜質．故答案是1.2g．
（2）m=5.5g-（8g-5.5g）=3g
（3）樣品中碳酸鈣的質量分數=×100%=85%
（4）設需要80%的石灰石的質量為x
CaCO₃  CaO+CO₂↑
100           56
x×80%        280kg
=
解得，x=625kg
答：（3）樣品中碳酸鈣的質量分數是85%；
（4）要得到280kg的CaO，需要質量分數為80%的石灰石625kg．
點評：本題考查了根據化學反應方程式的計算、含雜質物質的化學反應的有關計算．根據化學方程式進行計算時，所使用的物質的質量必須都是純凈物的質量，不能把含雜質的物質的質量直接代入方程式進行計算．