Question

3．某化学兴趣小组为了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稀盐酸分4次加入样品中（杂质不反应，也不溶于水），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	1.0g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

（1）求石灰石样品中碳酸钙的质量分数．
（2）求所用稀盐酸的质量分数
（3）这样的方法求得盐酸的质量分数往往偏小，请分析原因．

Answer 1

分析 （1）根据表中数据，由样品质量和杂质质量就可以计算出样品中碳酸钙的质量分数2
（2）根据反应的化学方程式，由参加反应的碳酸钙的质量计算盐酸完全反应时消耗的HCl的质量，利用溶质质量分数公式计算该稀盐酸的质量分数；根据实验数据，前三次所加入的稀盐酸都完全发生了反应，在计算稀盐酸的溶质质量分数时可使用前三次的实验数据；
（3）根据当盐酸的浓度很稀的时候，反应速度很慢，盐酸没有完全反应解答．

解答 解：（1）比较第加入一、二、三次的数据可知：5g盐酸完全反应可以消耗碳酸钙2.0g-1.5g=0.5g；第四次中仅减少了0.5g-0.3g=0.2g，没有减少到0.5g，说明此时碳酸钙已完全反应，样品中含有0.3g杂质．
样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g-0.3g}{2g}×$100%=85%；
（2）设与0.5克碳酸钙反应的HCl的质量为x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100   73
0.5g    x     
$\frac{100}{0.5g}=\frac{73}{x}$
x=0.365g
所用稀盐酸的质量分数=$\frac{0.365g}{5g}×$100%=7.3%；
（3）这样的方法求得盐酸的质量分数往往偏小，原因是当盐酸的浓度很稀的时候，反应速度很慢，盐酸没有完全反应．
答案：
（1）石灰石样品中碳酸钙的质量分数为85；
（2）所用稀盐酸的质量分数7.3%  
（3）当盐酸的浓度很稀的时候，反应速度很慢，盐酸没有完全反应．

点评 根据反应进行溶液溶质质量分数计算时，一定要选取溶液中溶质完全反应时的数据计算溶液中溶质的质量，这样求得的溶质质量分数才是溶液的溶质质量分数．