Question

4．某校化学兴趣小组同学发现，长期使用的热水壶底部有一层水垢．水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁．他们为了测定水垢中碳酸钙的含量，将足量浓度为10%的盐酸加入到10g水垢中，产生CO₂气体的情况如图所示．
（1）从图中可以看出，10g水垢与盐酸反应后生成的二氧化碳最多是3.3g．
（2）水垢中碳酸钙的质量分数是多少？
（3）假设水垢中除碳酸钙和氢氧化镁外，不含有其他杂质，溶解10g水垢，至少需要溶液多少g？

Answer 1

分析 （1）从图中可明显看出：折点处即为生成二氧化碳的质量．
（2）根据二氧化碳的质量可求出碳酸钙的质量，再根据$\frac{碳酸钙的质量}{水垢的质量}$×100%，可求出水垢中碳酸钙的质量分数．
（3）根据水垢的质量和碳酸钙的质量求出氢氧化镁的质量，再根据氢氧化镁的质量求出和氢氧化镁反应的盐酸的质量，根据二氧化碳的质量求出和碳酸钙反应的盐酸的质量，将和氢氧化镁反应的盐酸的质量与和碳酸钙反应的盐酸的质量加起来即为所需盐酸的质量．

解答 解：（1）从图中可看出生成的二氧化碳最多是3.3g．
（2）设碳酸钙的质量为x．和碳酸钙反应的盐酸溶液中溶质的质量为y．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100        73                         44
x            y                          3.3g
$\frac{100}{x}=\frac{73}{y}=\frac{44}{3.3g}$，
x=7.5g，y=5.475g
水垢中碳酸钙的质量分数=$\frac{7.5g}{10g}$×100%=75%．
答：水垢中碳酸钙的质量分数为75%．
（3）氢氧化镁的质量=10g-7.5g=2.5g
设和氢氧化镁反应的盐酸溶液中溶质的质量为z．
 Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O
   58               73
   2.5g             z
$\frac{58}{2.5g}=\frac{73}{z}$，z=3.147g
 所需盐酸溶液的质量为$\frac{5.475g+3.147g}{10%}$=86.22g
 答：至少需要质量分数为10%的盐酸的质量是86.22g．

点评 本道题的第三小题比较难，做本类型题时应从问题着手分析，逐步向前，直到出现已知条件．