Question

化学兴趣小组为测定一批石灰石样品中碳酸钙的质量分数，取用2g石灰石样品，把20g稀盐酸（氯化氢的水溶液）分4次加入样品中（样品中除碳酸钙外，其余成分既不与盐酸反应，也不溶解于水），充分反应后经过滤、干燥等操作，最后称量，得实验数据如下：

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	1g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

（1）从以上数据可知，这四次实验中，第________次石灰石样品中碳酸钙已完全反应．
（2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数为________．
（3）求所用稀盐酸中溶质的质量分数．
（4）市售浓盐酸的溶质质量分数为37%，密度为1.18g．mL^-1．如何配制实验中所需的20g某浓度的稀盐酸？（水的密度是1g．mL^-1）

Answer 1

解：（1）由于样品中除碳酸钙外，其余的成分既不与盐酸反应，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀盐酸固体减少的质量关系可判断：每加入5g稀盐酸固体应减少0.5g；据此规律，由第四次加入盐酸后固体质量的减少值也应该等于0.5g，但是题中所给数据为0.3g，只减少了0.2g，所以可以判断第四次加入稀盐酸时碳酸钙已完全反应；
（2）碳酸钙的质量=2g-0.3g=1.7g
石灰石样品中碳酸钙的质量分数==85%；
答：石灰石样品中碳酸钙的质量分数为85%；
（3）设所用稀盐酸5g中溶质的质量为x
前三次实验中5g稀盐酸完全反应消耗0.5g碳酸钙，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 73
0.5g x

x=0.365g
所用稀盐酸中溶质的质量分数==7.3%
答：所用稀盐酸中溶质的质量分数7.3%；
（4）①计算：设需要溶质质量分数为37%浓盐酸的体积为V，
20g×7.3%=V×1.18g．mL^-1×37%
V=3.34mL
水的质量=20g-3.34mL×1.18g．mL^-1=16.1g
水的体积==16.1mL
②量取浓盐酸和水：用10mL的量筒量取37%浓盐酸3.3mL，倒入烧杯中，再用50mL的量筒量取16.1mL的水；
③配制溶液：将量取的16.1mL的水缓缓倒入浓盐酸中，用玻璃棒搅拌均匀．
分析：（1）由于样品中除碳酸钙外，其余的成分既不与盐酸反应，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀盐酸固体减少的质量关系可判断：每加入5g稀盐酸固体应减少0.5g；据此规律，由第四次加入盐酸后固体质量的减少值也应该等于0.5g，但是题中所给数据为0.3g，只减少了0.2g，所以可以判断第四次加入稀盐酸时碳酸钙已完全反应；
（2）第四次加入稀盐酸时碳酸钙已完全反应从而可以得出石灰石中杂质的质量，然后利用样品质量与剩余固体质量差，可计算出样品中碳酸钙的质量，由此求出石灰石样品中碳酸钙的质量分数；
（3）根据前三次实验中5g稀盐酸完全反应消耗0.5g碳酸钙以及反应的化学方程式计算所用稀盐酸中溶质的质量，进而由溶质的质量分数的计算方法计算出质量分数即可；
（4）根据溶液稀释过程中溶质质量不变可以求出浓盐酸的体积以及水的体积即可．
点评：本题难度较大，考查了根据化学方程式的计算，根据表格数据分析出石灰石样品中的碳酸钙与稀盐酸恰好完全反应的实验是正确解答本题的关键所在．