Question

14．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4g石灰石样品，将40g稀盐酸分为4次加入样品中（石灰石样品中所含的杂质不溶于水和盐酸），充分反应后经过滤、干燥等操作，最后称量，得实验数据如下：

实验次数	第1次	第2次	第3次	第4次
加入稀盐酸的质量	10g	10g	10g	10g
剩余固体的质量	3.0g	2.0g	1.0g	0.4g

请计算：
（1）从以上数据可知，这四次实验中，第4次石灰石样品中碳酸钙完全反应．
（2）该石灰石样品碳酸钙的质量分数是多少？
（3）所用稀盐酸的溶质质量分数是多少？
（4）最后所得溶液中氯化钙的质量分数为多少？

Answer 1

分析 （1）通过比较每10g稀盐酸碳后酸钙减少的质量来确定反应是否完全进行．
（2）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．
（3）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．
（4）根据反应的化学方程式，计算氯化钙的质量，进一步计算最后所得溶液中氯化钙的质量分数．

解答 解：（1）比较第加入一、二、三次的数据可知：10g盐酸完全反应可以消耗碳酸钙3.0g-2.0g=1g；第四次中仅减少了1.0g-1.4g=0.6g，没有减少到1g，说明此时碳酸钙已完全反应，样品中含有0.4g杂质．
（2）样品中碳酸钙的质量分数为 $\frac{4g-0.4g}{4g}$×100%=90%
（3）设与1克碳酸钙反应的HCl的质量为x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100        73
1g          x      
 $\frac{100}{1g}=\frac{73}{x}$
X=0.73g
所以稀盐酸中溶质的质量分数为：$\frac{0.73g}{10g}$×100%=7.3%．
（4）设完全反应生成的氯化钙的质量为y，生成二氧化碳质量为z，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
100                    111            44
4g-0.4g                y               z
$\frac{100}{4g-0.4g}=\frac{111}{y}$
y=3.996g
$\frac{100}{4g-0.4g}=\frac{44}{z}$
z=1.584g
最后所得溶液中氯化钙的质量分数为$\frac{3.996g}{（4g-0.4g）+40g-1.584g}×100%$=9.5%
答：（1）第4次石灰石样品中碳酸钙完全反应，（2）该石灰石样品碳酸钙的质量分数是90%．
（3）所用稀盐酸的溶质质量分数是7.3%．（4）最后所得溶液中氯化钙的质量分数为9.5%．

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．