Question

某興趣小組的同學為分析一種石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數，取20g樣品放入燒杯，把60g稀鹽酸分三次加入燒杯，使其充分反應（樣品中所含雜質既不溶于水也不與稀鹽酸反應），實驗流程及數據如下（所有實驗數據都不包括燒杯的質量，且不考慮
H₂O和HCl的揮發；操作X包括攪拌、過濾、洗滌、干燥、稱量）：
請回答：
（1）CaCO₃中Ca與C的質量比為

10：3

；
（2）實驗時判斷已充分反應的現象是

不再產生氣泡

：其中a為

10

g；樣品中碳酸鈣的質量分數為

62.5%

；
（3）第三次反應過濾后所得溶液的pH

＜

7（填“＞”、“＜”或“=”）；為使該溶液顯中性且得到盡可能多的CaCl₂，最后可向燒杯中加入過量的

B

（填序號）
A．CaO    B．CaCO₃    C．Ca（OH）₂   D．CaCl₂
（4）計算所用稀鹽酸中溶質的質量分數（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）依據化學式中元素的質量比等于原子的相對原子質量和的比分析解答；
（2）依據碳酸鈣與鹽酸反應會生成二氧化碳的現象判斷充分反應的問題，根據各步反應消耗碳酸鈣的質量分析a的數值，依據最終剩余的固體質量計算碳酸鈣的質量分數；
（3）依據第三次加入鹽酸后鹽酸存在剩余的知識分析溶液的pH，依據消耗鹽酸且生成較多氯化鈣的知識分析加入的物質情況；
（4）依據數據分析可知20g鹽酸能與5g碳酸鈣恰好反應以及化學方程式的計算分析解答；

解答：解：（1）依據碳酸鈣的化學式為CaCO₃則可知Ca與C的質量比為40：12=10：3；
（2）碳酸鈣與鹽酸反應能生成二氧化碳，所以反應的現象為有氣泡冒出，因此實驗時判斷已充分反應的現象是不再產生氣泡，從第一次加入20g鹽酸后固體變為15g，可知每20g鹽酸能消耗5g碳酸鈣，所以a值應該為15g-5g=10g，第三次加入20g鹽酸后剩余固體是7.5g，不是10g-5g=5g，所以剩余的固體即為雜質，所以

20g-7.5g

20g

×100%=62.5%；
（3）由（2）的分析可知完全反應后最終鹽酸有剩余，所以溶液呈酸性，pH小于7，碳酸鈣能與鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，二氧化碳作為氣體會散失到空氣中，氯化鈣是需保留的物質，碳酸鈣不溶于水，過量時可通過過濾除去，所以CaCO₃最為合適，其它選項中A、C雖都能與鹽酸反應但使用的量不好控制，量多則會導致溶液呈堿性，而D氯化鈣不能與鹽酸反應．
（4）設與10克碳酸鈣反應的HCl的質量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100    73
5g     x

100

73

=

5g

x

X=3.65g
所以稀鹽酸中溶質的質量分數為：

3.65g

20g

×100%=18.25%．
故答案為：（1）10：3；（2）不再產生氣泡；10；62.5%；（3）＜；B；（4）18.25%；

點評：分析實驗所記錄的數據時，注意數據變化量間的規律，利用變化規律判斷完全反應時所涉及物質的質量．