Question

4．石灰石的主要成分是CaCO₃，某校化学兴趣小组同学通过实验测定碳酸钙的质量分数，取一定量的石灰石样品研碎和100g稀盐酸（足量），放入烧杯中，在反应过程中对烧杯及其中的剩余物进行了五次称重（假设反应匀速进行；杂质不溶于水，也不与稀盐酸反应，烧杯的质量为25g．）记录数据如表：

反应时间/s	0	30	60	90	120	150
烧杯和药品质量/g	一定量	137.8	135.6	m	134.5	134.5

不考虑实验过程中的质量损失，请根据实验数据计算
（1）反应时间30s-60s生成二氧化碳的质量2.2 g，表中的“m”为134.5 g；
（2）该石灰石样品中碳酸钙的质量分数．（写出计算过程，计算结果精确至0.1%，下同 ）
（3）假设石灰石和稀盐酸恰好完全反应，试求反应后所得溶液的溶质质量分数13.0%．

Answer 1

分析 （1）根据烧杯和药品质量的变化数据进行分析；
（2）根据质量守恒定律，计算出二氧化碳的质量，然后计算出碳酸钙的质量，再计算质量分数．

解答 解：（1）通过分析表中的数据可以看出，反应时间30s-60s烧杯和药品质量减少了2.2g，说明生成二氧化碳的质量为2.2g，所以60s-120s烧杯和药品质量减少1.1g，说明反应在85s时反应停止，反应时间90s时，固体质量是134.5g，所以m的值是134.5；反应前30s也应减少2.2g，反应时间是0s时，烧杯和药品质量为137.8g+2.2g=140g，故答案为：2.2；134.5；
（2）通过分析表中的数据可知，反应前烧杯的总质量为140g，所以石灰石样品质量为140g-100g-25g=15g，
生成二氧化碳为140g-134.5g=5.5g，
设样品中含有碳酸钙为x，生成氯化钙的质量为y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
100         111        44
 x          y         5.5g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{5.5g}$
x=12.5g，
$\frac{111}{y}=\frac{44}{5.5g}$
y=13.875g
所以碳酸钙的质量分数为：$\frac{12.5g}{15g}$×100%=83.3%．
（3）反应后所得溶液的溶质质量分数为$\frac{13.875g}{12.5g+100g-5.5g}$×100%≈13.0%
故答案为：（1）2.2；134.5；（2）83.3%；（3）13.0%．

点评 解答本题的关键是能够根据表中提供的数据进行正确的判断，即反应何时进行完全，每次反应生成二氧化碳的质量是多少，这是解题的关键．