Question

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，取用4g石灰石樣品，把40g稀鹽酸（氯化氫的水溶液）分4次加入樣品中（樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水），充分反應后經過過濾、干燥等操作，最后稱量，得實驗數據如下：

稀鹽酸的用量	剩余固體的質量
第一次加入10g	3.0g
第二次加入10g	2.0g
第三次加入10g	1.2g
第四次加入10g	m

（1）求石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（2）實驗室現要制取二氧化碳氣體100L，需要上述這種純度的石灰石質量為多少？（二氧化碳的密度是1.977g/L）

Answer 1

分析：（1）由于樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水，因此由表中每次加入10g稀鹽酸固體減少的質量關系可判斷：每加入10g稀鹽酸固體應減少1.0g；據此規律，由第三次加入鹽酸后固體質量的減少值也應該等于1.0g，但是題中所給數據為1.2g，只減少了0.8g，所以可以判斷第三次加入稀鹽酸時碳酸鈣已完全反應，從而可以得出碳酸鈣的質量，然后利用樣品質量與剩余固體質量差，可計算出樣品中碳酸鈣的質量，由此求出石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數；
（2）根據碳酸鈣高溫下分解反應的化學方程式，確定分解的碳酸鈣與放出二氧化碳的質量關系，可由二氧化碳體積結合密度公式計算出二氧化碳的質量進而計算求出能得到石灰石質量．

解答：解：解：（1）根據表中的實驗數據可得，每加入10g稀鹽酸，固體質量減少=（4.0-3.0）g=1.0g，第三次加入稀鹽酸后，固體減少的質量=2.0g-1.2g=0.8g，小于1.0g，即此時碳酸鈣已完全反應；
石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數=

4g-1.2g

4g

×100%=70%
（2）100L二氧化碳的質量為：100L×1.977g/L=197.7g
設需要這種純度的石灰石的質量為x
CaCO₃

煅燒  .

CaO+CO₂↑
100              44
70%?x           197.7g

100

70%?x

=

44

197.7g

解得：x=641.9g
答：（1）求石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為70%．
（2）這種純度的石灰石質量為641.9g．

點評：根據圖表中剩余固體的質量，分析每次加入相同稀鹽酸所減少的質量即樣品中被反應掉碳酸鈣的質量，判斷出第四次加稀鹽酸后碳酸鈣完全反應，此為本題的突破口．