Question

9．为测定石灰石中碳酸钙的质量分数，化学兴趣小组的同学设计了以下方案：将98g稀盐酸加入到15g石灰石样品中，恰好完全反应．生成的二氧化碳气体全部用足量的NaOH溶液吸收，NaOH溶液增加的质量随时间变化如表所示．（友情提示：石灰石中的杂志不参加反应切难溶于水）

时间/min	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8
氢氧化钠溶液增加的质量/g	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.4	4.4

求：
（1）最终生成CO₂的质量为4.4g．
（2）样品中CaCO₃的质量分数（计算结果精确到0.1%）
（3）将石灰石与稀盐酸反应后的剩余物质进行过滤，再向滤液中加入多少克水可以得到溶质质量分数为10%的CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钠溶液因吸收二氧化碳而使质量增加，由于吸收二氧化碳不形成气体或沉淀，因此氢氧化钠溶液增加质量即产生二氧化碳的质量进行分析；
（2）根据碳酸钙完全反应生成二氧化碳的质量，以及反应的化学方程式，可计算样品中碳酸钙的质量，从而求得样品中CaCO₃的质量分数；
（3）利用反应放出二氧化碳的质量，求出反应后溶液中氯化钙的质量，并使用质量守恒定律求得反应后所得溶液的质量，根据加水稀释前后溶质质量不变，计算稀释时需要加入水的质量．

解答 解：（l）由实验数据可知，氢氧化钠溶液质量最终增加4.4g，即最终生成CO₂的质量为4.4g；
（2）设样品中CaCO₃的质量为x，生成CaCl₂的质量为y，加入水的质量为z．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑          
100         111      44
x           y        4.4g 
$\frac{100}{x}$=$\frac{111}{y}$=$\frac{44}{4.4g}$
x=10g
y=11.1g            
样品中CaCO₃的质量分数为：$\frac{10g}{15g}$×100%=66.3%；
（3）$\frac{11.1g}{10g+98g-4.4g+z}$×100%=10% 
   z=7.4g  
故答案为：（1）4.4g；
（2）样品中CaCO₃的质量分数为66.7%；
（3）所需加水的质量为7.4g．

点评 本题是借助于数学模型，利用图表的方式来分析和解决化学计算中的有关问题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力．