Question

某研究性小組做了如下的實驗：取50g石灰石樣品（雜質不溶于水，不發生化學反應，也不含鈣元素）放入錐形瓶中，并加入足量稀鹽酸．實驗裝置如下圖所示，已知錐形瓶連同瓶中石灰石樣品和稀鹽酸以及瓶口棉花起始時的總質量為300.0g．實驗數據記錄如下表：

時間/min	2	4	6	8	10	12	14	16
電子天平示數/g	294.5	290.0	286.0	284.0	283.0	282.4	M	282.4

（1）表中M=

 

g．
（2）依據實驗數據記錄作出生成CO₂的質量與時間關系的圖象：

（3）請計算該石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．（請寫出計算過程）
（4）取該石灰石樣品100g，高溫灼燒一段時間后，冷卻，測得剩余固體中含鈣元素的質量分數為41%，計算所得氧化鈣的質量．（請寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）12min和16min時的數據相同，說明12min時反應已完成，那么14 min時的數據應該和12min、16min時的一樣．
（2）電子天平示數應該是參與反應的物質總量減去反應過程中生成的CO₂的質量，因此CO₂的質量即總量減去電子天平示數．
（3）根據化學方程式，可以求出各物質之間的質量比，進而求出碳酸鈣的質量，再根據質量分數公式，可求出石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（4）根據化學方程式，求出各物質之間的質量比，再求出所需數據，進行計算．

解答：答：（1）12min和16min時的數據相同，說明12min時反應已完成，那么14 min時的數據應該和12min、16min時的一樣，故表中M的值應該是282.4．
（2）如圖；
（3）解：反應生成二氧化碳的質量為：300.0g-282.4=17.6g
設石灰石樣品中碳酸鈣的質量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  4
x                  17.6g
∴100：44=x：17.6g
解之得：x=40g
∴石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為：

40g

50g

×100%=80%
答：石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為80%．
（4）解：該石灰石樣品中鈣元素的質量為：100g×80%×

40

100

=32g
高溫灼燒后剩余固體的質量為：

32g

41%

=78g
反應生成二氧化碳的質量為：100g-78g=22g
設生成氧化鈣的質量為y．
CaCO₃═CaO+CO₂↑
56         44
y          22g
∴56：44=y：22g
解之得y=28g
答：所得氧化鈣的質量為28g．

點評：本題要求學生熟悉完全反應的概念，并能據此答題，能熟練運用溶質質量分數公式進行計算，才能舉一反三，觸類旁通．