Question

9．长期使用的热水壶底部有一层水垢，水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁．他们为了测定水垢中碳酸钙的含量，将足量质量分数为10%的盐酸加入到10.0g水垢后，产生CO₂气体的情况如图所示．
（1）水垢中碳酸钙的质量分数是多少？
（2）假设水垢中除碳酸钙和氢氧化镁外，不含有其它杂质，溶解10.0g水垢，至少需要质量分数为10.0%的盐酸的质量是多少（结果保留一位小数）．
（3）若配制113.0g10.0%的稀盐酸，需用38%的浓盐酸（密度为1.19g/cm³）的体积是多少毫升？（结果精确到个位）

Answer 1

分析 （1）碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化镁与稀盐酸反应生成氯化镁和水；由产生CO₂气体的情况图，最终测试3.3g二氧化碳气体，由反应的化学方程式列式计算出参加反应的碳酸钙的质量、参加反应的稀盐酸中溶质的质量，进而计算出水垢中碳酸钙的质量分数．
（2）由水垢中氢氧化镁的质量，由反应的化学方程式列式计算出参加反应的稀盐酸中溶质的质量，进而计算出所需稀盐酸的质量．
（3）根据溶液稀释前后溶质的质量不变，结合题意进行分析解答．

解答 解：（1）设参加反应的碳酸钙的质量为x，与碳酸钙反应消耗的稀盐酸中溶质的质量为y
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100    73            44
x      y             3.3g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{3.3g}$      x=7.5g
$\frac{73}{44}=\frac{y}{3.3g}$       y=5.475g
水垢中碳酸钙的质量分数是$\frac{7.5g}{10g}$×100%=75%．
（2）水垢中氢氧化镁的质量为10g-7.5g=2.5g．
设氢氧化镁完全反应消耗HCl的质量为z
2HCl+Mg（OH）₂═MgCl₂+2H₂O
73     58
z     2.5g
$\frac{73}{58}=\frac{z}{2.5g}$      z≈3.147g
至少需要质量分数为10%的盐酸的质量为（5.475g+3.147g）÷10%≈86.2g．
（3）设需用38%的浓盐酸（密度为1.19g/cm³）的体积是x
1.19g/cm³×x×38%=113.0g×10.0%      x≈25cm³（25mL）
答：（1）水垢中碳酸钙的质量分数是75%；（2）至少需要质量分数为10%的盐酸的质量为86.2g；（3）需用38%的浓盐酸（密度为1.19g/cm³）的体积是25mL．

点评 本题难度不大，掌握利用化学方程式与溶质质量分数的综合计算即可正确解答本题，解题时要注意解题的规范性．