Question

小强同学前往当地的石灰石矿区进行调查，他取回了若干块矿石样品，对样品中的碳酸钙的质量分数进行检测，采用了以下的办法：取用8 g这种石灰石样品，把40 g稀盐酸分四次加入，测量过程所得数据见下表(已知石灰石样品中含有的杂质不溶于水，不与盐酸反应)。请计算：

序号	加入稀盐酸质量(g)	剩余固体质量(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的石灰石样品中含有杂质多少克?
(2)样品中碳酸钙的质量分数是多少?
(3)上表中m的数值应为多少?
(4)要得到280 kg的CaO，需要质量分数为80％的石灰石多少千克?

Answer 1

（1）1.2 g  (2)85%   (3)3   (4)625 kg

分析：此题通过不断改变所加入的稀盐酸的质量，观察剩余固体的质量来判断稀盐酸何时不足，石灰石中CaCO₃何时完全反应．由表中数据可知，在第三次加入10g盐酸后，固体剩余物质量不再减少，说明剩余的1.2g固体不和稀盐酸反应，应为杂质．然后，用8g石灰石样品质量-杂质质量=CaCO₃质量．再除以样品质量，即可求出样品中碳酸钙的质量分数．第（2）题也可从题意得出正解，第一次加入10g酸，此时不清楚酸和盐两者是否完全反应，或者哪一物质剩余．但是固体有8g-5.5g=2.5g，即加入10g酸少了2.5g固体．如果此时固体剩余，则每加入10g酸就减少2.5g固体．如果是酸剩余，则加入10g酸时，沉淀质量不再减少．而根据给出的数据，固体质量在减少．所以每10g酸恰好与2.5g固体反应．而当加入第二个10g酸时，即第一次加10g酸时固体的质量减少应和第二次一样，所以第二次剩余的固体质量就是3g．最后一问可利用含杂质问题的解题方法处理．
解：（1）由表中数据可知，在第三次加入10g盐酸后，固体剩余物质量不再减少，说明剩余的1.2g固体不和稀盐酸反应，应为杂质．故答案是1.2g．
（2）m=5.5g-（8g-5.5g）=3g
（3）样品中碳酸钙的质量分数=×100%=85%
（4）设需要80%的石灰石的质量为x
CaCO₃  CaO+CO₂↑
100           56
x×80%        280kg
=
解得，x=625kg
答：（3）样品中碳酸钙的质量分数是85%；
（4）要得到280kg的CaO，需要质量分数为80%的石灰石625kg．
点评：本题考查了根据化学反应方程式的计算、含杂质物质的化学反应的有关计算．根据化学方程式进行计算时，所使用的物质的质量必须都是纯净物的质量，不能把含杂质的物质的质量直接代入方程式进行计算．