Question

17．三位同学分别用相同质量分数的稀盐酸，测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数（石灰石中的杂质既不与酸反应，也不溶于水）．
（1）小敏的方法可用如下流程表示，测得的碳酸钙的质量分数为79%；在过滤操作中，需要用到的玻璃仪器有B（选填序号）．
A．酒精灯、漏斗、玻璃棒  B． 漏斗、玻璃棒、烧杯C． 酒精灯、试管、玻璃棒
（2）小华取10克样品，用如图甲实验装置进行实验，反应结束后，测得B装置质量增加了4.6克，根据上述数据，算得碳酸钙的质量分数，发现与事实严重不符，造成这种情况的可能原因是B中吸收二氧化碳中带出的水蒸气和氯化氢气体．

（3）小军用如图乙的实验装置进行实验，将20克稀盐酸加入到1.25克样品中，生成的CO₂体积与反应时间的关系如图丙．已知本实验条件下CO₂的密度为1.8克/升，求该石灰石样品中CaCO₃的质量分数．
（4）求实验所用的稀盐酸溶质质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，第二次加盐酸，滤渣继续减少，说明第一次中盐酸完全反应且碳酸钙有剩余，可知50g盐酸完全消耗5g碳酸钙，而第二次减少的质量为2.9g，说明碳酸钙完全反应，剩余滤渣的质量就是石灰石样品中杂质的质量进行解答；
（2）根据碱石灰能吸收水蒸气和氯化氢气体，B中吸收二氧化碳中带出的水蒸气和氯化氢气体进行解答；
（3）根据二氧化碳体积和密度求出二氧化碳的质量，利用二氧化碳的质量求出碳酸钙的质量，进而求出该石灰石样品中CaCO₃的质量分数即可；
（4）根据小敏的步骤可知，反应掉5g碳酸钙需要盐酸50g，小军的步骤是将20g稀盐酸加入到1.25g样品中，此时20g稀盐酸是过量的，所以应该用小敏采集的实验数据计算．

解答 解：（1）盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，第二次加盐酸，滤渣继续减少，说明第一次中盐酸完全反应且碳酸钙有剩余，可知50g盐酸完全消耗5g碳酸钙，而第二次减少的质量为2.9g，说明碳酸钙完全反应，剩余滤渣的质量就是石灰石样品中杂质的质量，样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{10g-2.1g}{10g}$×100%=79%；在过滤操作中，需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯；故填：79%；B；
（2）碱石灰能吸收水蒸气和氯化氢气体，B中吸收二氧化碳中带出的水蒸气和氯化氢气体，所以算得碳酸钙的质量分数，发现与事实严重不符；故填：B中吸收二氧化碳中带出的水蒸气和氯化氢气体；
（3）二氧化碳的质量=1.8g/L×0.244L≈0.44g，设碳酸钙的质量为x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                     0.44g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{0.44g}$
x=1g
该石灰石样品中CaCO₃的质量分数为：$\frac{1g}{1.25g}$×100%=80%；
答：该石灰石样品中CaCO₃的质量分数为80%；
（4）采用小敏的．根据小敏的步骤可知，反应掉5g碳酸钙需要盐酸50g，小军的步骤是将20g稀盐酸加入到1.25g样品中，此时20g稀盐酸是过量的，所以应该用小敏采集的实验数据计算．
已知量取50g盐酸，对应的碳酸钙质量为10g-5g=5g，再用化学方程式即可求得氯化氢的质量，设参加反应的稀盐酸的质量分数为y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
 100       73              
  5g    50g×y
 $\frac{100}{5g}=\frac{73}{50g×y}$
y=7.3%
答：实验所用的稀盐酸溶质质量分数为7.3%．

点评 本题考查学生利用化学反应方程式的计算，明确二氧化碳是气体并利用质量守恒来计算二氧化碳的质量是解答的关键．