Question

6．有一种石灰石样品的成分是CaCO₃和SiO₂．课外小组同学将100g盐酸分5次加入到35g石灰石样品中（已知SiO₂不与盐酸反应），得到如下部分数据和图象． 

次数	第1次	第2次	第3次
加入盐酸的质量/g	20	20	20
剩余固体的质量/g	30	a	20

请计算：
（1）第2次加入盐酸后，a为25．
（2）石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为10：3：22．（结果用最简整数比表示）
（3）若实验室要制备4.4g二氧化碳气体，则需要这种石灰石样品多少克？（请写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）由图表分析，三次参加反应的物质质量相等，由此计算出第二次参加反应的物质质量，再由剩余固体的质量=总质量-参加反应的物质质量可计算出a的值；
（2）根据题意和图表分析，可得到样品中CaCO₃的质量，再根据CaCO₃中钙元素、碳元素和氧元素的质量计算出它们各占的比值；
（3）4次反应固体物质减少的质量即为样品中碳酸钙的质量，据此计算样品中碳酸钙质量分数；
根据碳酸钙与盐酸反应的方程式，由二氧化碳的质量可以求出碳酸钙的质量，再求出石灰石样品的质量．

解答 解：（1）由图象可知，第四次加入盐酸后，才得到完全反应，故在反应过程中，第一次充分反应后剩余固体的质量为30g，说明只有35g-30g=5g样品参与了反应，第三次充分反应后剩余固体的质量为20g，说明共有35g-20g=15g样品参与了反应，故第二次充分反应时，也只有5g样品参与了反应，故第2次加入盐酸后，a=35g-5g×2=25g；
故答案为25．
（2）根据图象分析，第4次加入盐酸后，样品中CaCO₃完全反应．
样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比：
 （20g×$\frac{40}{100}$）：（20g×$\frac{12}{100}$）：（20g×$\frac{48}{100}$+15g×$\frac{32}{60}$）=10：3：22
答：石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为10：3：22．
（3）（2）第4次加入稀盐酸后，固体物质总共减少的质量=5g×4=20g，
则石灰石样品中碳酸钙的质量分数$\frac{20g}{35g}$×100%≈57.1%
解：设需CaCO₃的质量为x．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
 x                   4.4g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{4.4g}$
解得 x=10g
需石灰石样品的质量为$\frac{10g}{57.1%}$=17.5g．

点评 本题要求学生了解完全反应和不完全反应的概念及特点，观察图表，分析数据，正确解答．在计算石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为时，一定注意氧元素不只碳酸钙中有，二氧化硅中也有氧元素．