Question

5．某学校化学兴趣小组的同学想测定某同学家装修后剩余大理石中碳酸钙的含量，做了如下实验：首先称取50g该大理石样品，然后将200g的稀盐酸分5次加入（假设其中的杂质既不溶于水也不与盐酸反应）进行充分反应．实验过程中的数据记录如下：

稀盐酸的质量	第一次 40g	第二次 40g	第三次 40g	第四次 40g	第五次 40g
剩余固体质量	40g	ag	20g	10g	5g

（1）a的数值为30；
（2）写出实验中发生反应的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）根据已知条件列出求解生成二氧化碳总质量（X）的比例式$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反应后所得溶液中溶质质量是24.3%；
（5）某工厂要想制得280t含杂质19%的生石灰，在制备过程中损失了10%的原料，需要这种大理石废料的质量为500t．

Answer 1

分析 （1）根据第一次加入40g稀盐酸，导致固体由50g变成了40g，减少了10g，第三次也是有20g变成10g，说明每加入40g盐酸能够使固体减少10g，依据杂质不与盐酸反应，反应的是碳酸钙，结合方程式计算出所用稀盐酸溶质的质量分数，并据溶质的质量分数式分析解答；
（2）碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，据此书写方程式；
（3）第5次加入40g盐酸，固体减少5g，说明样品中碳酸钙反应完毕，依据碳酸钙的总质量计算生成的二氧化碳的总质量，列出比例式；
（4）利用第二次实验所消耗碳酸钙的量，根据反应的化学方程式，计算出生成的氯化钙的质量，由溶质的质量分数公式，求出加入水后溶液中溶质的质量分数；
（5）由50g样品中杂质的质量是5g，计算样品中碳酸钙的纯度，并据碳酸钙分解的反应方程式计算需要大理石的质量

解答 解：（1）第一次加入40g稀盐酸，导致固体由50g变成了40g，减少了10g，第三次也是有20g变成10g，说明每加入40g盐酸反应10g碳酸钙，即a=40g-10g=30g；
（2）碳酸钙和盐酸反应方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）要求生成二氧化碳的总质量，则须求出所有碳酸钙反应生成的二氧化碳的质量，第5次加入40g盐酸，固体减少5g，说明样品中碳酸钙反应完毕，所以碳酸钙的总质量是50g-5g=45g
设45g碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳的总质量是X
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
45g                  X
则求解生成二氧化碳总质量的比例式是：$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反应的碳酸钙的质量是20g，设生成的二氧化碳的质量是a，生成氯化钙的质量是b
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100         111      44
20g          b       a
$\frac{100}{20g}=\frac{111}{b}=\frac{44}{a}$
b=22.2g
a=8.8g
所以向第二次反应后所得溶液的溶质质量分数是$\frac{22.2g}{20g+80g-8.8g}$×100%=24.3%；
（5）根据以上分析，该大理石中碳酸钙的质量分数是：$\frac{45g}{50g}$×100%=90%
设需要这种大理石的质量为n
 CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
 100        56
n×90%  280t×（1-10% ）
$\frac{100}{n×90%}=\frac{56}{280t×（1-10%）}$
n=500t
故答案为：
（1）30；
（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）23.4%；
（5）500t．

点评 本题考查综合、全面，分析透彻每次加入40g稀盐酸固体剩余物质量的变化，对反应进行的情况进行判断，这是解决本题的基础，该题可很好考查学生分析、解决问题的能力，本题涉及的方程式计算较多，要找准已知量，细心分析．