Question

某化学兴趣小组在综合实践活动中了解到，石灰厂有一批石灰石原料，其中含有的杂质是二氧化硅（二氧化硅不溶于水，不能与盐酸反应，高温时不发生分解反应）．为了测定该石灰石的纯度，兴趣小组取2g这种石灰石样品于小烧杯中，用实验室现有的未知溶质质量分数的稀盐酸20g分4次加入，充分反应后经过滤、干燥后称量，每次稀盐酸用量及剩余固体的质量见下表，利用实验数据绘制的图象如图．

稀盐酸的用量	剩余固体的质量
第一次加入5g	1.5g
第二次加入5g	1.0g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

计算：
（1）该石灰石样品的纯度是多少？
（2）所用的稀盐酸中溶质的质量分数是多少？
（3）如果该石灰厂煅烧50t这种石灰石，最多可得到含杂质的生石灰多少吨？

Answer 1

分析：（1）由于第1、2、3次加入5g稀盐酸时固体的质量都是减少了0.5g，说明5g稀盐酸恰好能够和0.5g碳酸钙完全反应，即5g稀盐酸最多能和0.5g碳酸钙反应，而第4次再加入5g稀盐酸时固体只减少了0.2g，说明固体中的碳酸钙已经全部参与反应，剩余的0.3g固体不能和稀盐酸反应，即石灰石样品中杂质是0.3g，碳酸钙的质量是（2g-0.3g）=1.7g，可进一步求出石灰石的纯度．
（2）然后根据化学方程式计算，根据碳酸钙的质量就可求出生所用的稀盐酸中溶质的质量分数．
（3）根据质量守恒定律，含杂质的生石灰质量可利用样品质量与生成二氧化碳气体质量差而求得；锻烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳气体，根据反应的化学方程式，由样品中碳酸钙质量可计算锻烧该石灰石样品可得到的生石灰的质量．

解答：解：（1）二氧化硅不溶于水，不能与盐酸反应；石灰石样品与稀盐酸充分反应所剩余固体质量即为石灰石样品中杂质质量；
该石灰石样品的纯度=

2g-0.3g

2g

×100%=85%
（2）根据第一次数据表明，5g稀盐酸恰好能够和0.5g碳酸钙完全反应，设稀盐酸中溶质的质量分数为x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O　　
100　　 73
2g-1.5g　 5x

100

73

=

2g-1.5g

5x

　　
x=7.3%　　
（3）石灰石样品中碳酸钙的质量=50t×85%=42.5t，设煅烧50t这种石灰石生成二氧化碳的质量为y．
CaCO₃

高温  .

CaO+CO₂↑　　
100　　　　　44
50t×85%　　　 y

100

44

=

50t×85%

y

　　y=18.7t　
最多生成含杂质的生石灰的质量为50t-18.7t=31.3t　
答：该石灰石样品的纯度是85%，所用的稀盐酸中溶质的质量分数是7.3%；如果该石灰厂煅烧50t这种石灰石，最多可得到含杂质的生石灰31.3吨．

点评：根据质量守恒定律，放出气体的反应，反应前各物质的总质量与反应放出气体的质量差即为剩余物质的质量．