Question

经调查，我们夹江当地部分用来烧砖的页岩矿中含石灰石超标，取100g这种页岩矿盛于烧杯中，将200g一定质量分数的稀盐酸分成相等的四份逐渐加入，每次加入充分反应后，烧杯中所盛物质的质量如表所示：

次    数	第一次	第二次	第三次	第四次
烧杯内剩余物的量	145.6g	191.2g	236.8g	284.6g

试计算：
（1）所用稀盐酸的溶质质量分数
（2）所取的页岩矿中钙元素的质量分数是多少？

Answer 1

【答案】分析：由表中数据分析可知，当第一次加入50g稀盐酸时，放出气体的质量=100g+50g-145.6g=4.4g；当第二次加入50g稀盐酸时，放出气体的质量=145.6g+50g-191.2克=4.4g；随着加入稀盐酸的增多，放出的气体的质量也在增多，说明第一次反应中，加入的50g稀盐酸全部参加反应，放出二氧化碳气体的质量为4.4g；当第三次加入50g稀盐酸时，放出气体的质量=191.2g+50g-236.8g=4.4g；当第四次加入50g稀盐酸时，放出气体的质量=236.8g+50g-284.6g=2.2g＜4.4g，说明碳酸钙已经完全反应，第四次加入的稀盐酸有剩余．
解答：解：（1）由表中数据分析可知，当第一次加入50克稀盐酸时，放出气体的质量=100g+50g-145.6g=4.4g；当第二次加入50g稀盐酸时，放出气体的质量=145.6g+50g-191.2克=4.4g；随着加入稀盐酸的增多，放出的气体的质量也在增多，说明第一次反应中，加入的50g稀盐酸全部参加反应，放出二氧化碳气体的质量为4.4g；
设生成4.4g二氧化碳气体需要盐酸的质量是x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
       73             44
       x              4.4g
    x=7.3g
所用稀盐酸的溶质质量分数=×100%=14.6%．
（2）由质量守恒定律结合表格数据分析可知，最终产生二氧化碳气体的总质量为100g+200g-284.6g=15.4g
设页岩矿中碳酸钙的质量是y．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
 y                   15.4g
    y=35g
碳酸钙中钙元素的质量=35g××100%═14g．
所取的页岩矿中钙元素的质量分数=×100%═14%．
答：（1）所用稀盐酸的溶质质量分数为14.6%；（2）所取的页岩矿中钙元素的质量分数是14%．
点评：本题难度较大，主要考查学生运用化学方程式的计算和分析表格数据解决实际问题的能力，根据所给的实验数据分析每次加入50g稀盐酸固体剩余物质量的变化是解决本题的关键．