题目内容

9．某石灰石样品中碳酸钙的纯度为80%（样品中的杂质与稀盐酸不反应），甲、乙两个兴趣小组同学设计如图1图2两个实验进行验证．
【查阅资料】无水CaCl2可作干燥剂
【进行实验】
实验均取10.0g石灰石样品（质地、含量均相同）和等体积、等浓度的稀盐酸．
实验1：甲小组同学设计的操作步骤如下：①读取反应前电子天平的示数（139.20g）②将过量的稀盐酸全部倒入烧杯中③待反应停止后，立即读取电子天平的示数（135.46g），该样品中碳酸钙的纯度为85%
实验2：乙小组同学认为甲组的设计存在不足，经过共同讨论，设计如下操作步骤：
①在气密性良好的装置中装入药品
②称量反应前烧杯和烧杯中液体的质量（140.0g）
③迅速加入过量的稀盐酸
④待反应停止后，立即称量烧杯和烧杯中液体的质量（142.2g）
该石灰石样品中碳酸钙的纯度为50%

【解释与结论】
（1）实验1中，判断反应停止的依据是不再有气泡产生
（2）实验2中测得的样品纯度与实际值80%有误差的原因可能是BC（填序号）．
A．碳酸钙没有完全反应       B．排出的CO2没有完全被NaOH溶液吸收
C．反应容器中CO2有残留     D．NaOH溶液吸收了空气中的CO2
【反思与改进】
为提高测量结果的准确性，对实验1装置进行改进（如图3所示），测得样品纯度的平均值为80.3%．
（1）反应前后，两次称量整个装置及药品的总质量．在第二次称量前，应该进行的操作是从a口通入入空气一段时间．
（2）装置中的“无水CaCl2”能提高测量结果的准确性，其原因是可以防止瓶中的水蒸气逸出．
【综合计算】丙小组同学取上述品质相同的石灰样品10克，加入盐酸与产生二氧化碳的关系如图，求该稀盐酸的质量分数（写出计算过程）

分析 【进行实验】实验1、由于碳酸钙与盐酸反应生成了二氧化碳气体，混合物减少的质量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量求出碳酸钙的质量，再求出样品中碳酸钙的纯度．
实验2、由于二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钠和水，溶液增加的质量就是生成的二氧化碳，根据二氧化碳的质量求出碳酸钙的质量，再求出样品中碳酸钙的纯度．
【解释与结论】
（1）实验1、根据碳酸钙与盐酸反应有二氧化碳气体生成分析判断；
（2）实验2、根据实验的过程、二氧化碳、氢氧化钠的性质分析判断；
【反思与改进】
（1）根据装置中有残留的二氧化碳分析操作；
（2）根据无水CaCl2能吸收水分分析．
【综合计算】根据实验的过程分析，第一次50g盐酸与5g碳酸钙完全反应，第二次50g盐酸只反应了3g碳酸钙，第二次50g盐酸是过量的，根据碳酸钙的质量可求出50g的盐酸中溶质的质量，再求出该稀盐酸的质量分数．

解答 解：【进行实验】实验1、设碳酸钙的质量为x
生成的二氧化碳的质量为：139.20g-135.46g=3.74g
2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑ 
      100            44
       x            3.74g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{3.74g}$   解得：x=8.5g
样品中碳酸钙的纯度为：$\frac{8.5g}{10g}×100%$=85%
实验2、设碳酸钙的质量为y
生成的二氧化碳的质量为：142.2g-140.0g=2.2g
2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑ 
      100            44
       y             2.2g
$\frac{100}{44}=\frac{y}{2.2g}$    解得：x=5g
样品中碳酸钙的纯度为：$\frac{5g}{10g}×100%$=50%
【解释与结论】
（1）由于碳酸钙与盐酸反应有二氧化碳气体生成，所以实验1中，判断反应停止的依据是不再有气泡产生．
（2）A．由实验的过程可知，加入的盐酸是过量的碳酸钙完全反应，故A错误；
B．排出的CO2没有完全被NaOH溶液吸收，会使计算的结果偏小，故B正确；
C．反应容器中CO2有残留，会使计算的结果偏小，故C正确；
D．NaOH溶液吸收了空气中的CO2，会使计算的结果偏大，故D错误．
【反思与改进】
（1）由于装置内有残留的二氧化碳气体，在第二次称量前，应该进行的操作是从a口通入入空气一段时间．
（2）由于二氧化碳中有混入的水蒸气，所以装置中的“无水CaCl2”能提高测量结果的准确性，其原因是可以防止瓶中的水蒸气逸出．
【综合计算】
由题意知，第一次50g盐酸与5g碳酸钙完全反应，第二次50g盐酸只反应了3g碳酸钙，第二次50g盐酸是过量的．
设参加反应的HCl质量为z，消耗碳酸钙质量为10g-5g=5g
2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑ 
73   100
z    5g
$\frac{73}{100}=\frac{z}{5g}$   解得：z=3.65g        
盐酸的溶质质量分数为：$\frac{3.65g}{50g}$×100%=7.3%
故答为：实验1：85%；实验2：50%；
【解释与结论】（1）不再有气泡产生；（2）BC；
【反思与改进】（1）从a口通入入空气一段时间；（2）可以防止瓶中的水蒸汽逸出；
【综合计算】该稀盐酸的质量分数7.3%．

点评 解答本题的关键是根据质量守恒定律分析判断出生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量再计算碳酸钙的质量即可．

练习册系列答案
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