Question

15．有一种石灰石样品，某中含有的杂质是二氧化硅（它是一种不溶于水，也不与盐酸反应，耐高温的固体物质），某同学想测定该样品中CaCO₃的质量分数，他取用2.0g这种石灰石样品，把20g稀盐酸分四次加入，充分反应后剩余固体的质量见表所示：

稀盐酸的质量	剩余固体的质量
第1次加入5g	1.315g
第2次加入5g	0.63g
第3次加入5g	0.40g
第4次加入5g	0.40g

（1）2.0g石灰石样品中的杂质质量是0.40；
（2）石灰石样品中CaCO₃的质量分数是多少？
（3）100kg这种纯度的石灰石充分煅烧后，可得到固体多少克？

Answer 1

分析 （1）由于样品中除碳酸钙外，其余的成分既不与盐酸反应，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀盐酸固体减少的质量关系可判断：每加入5g稀盐酸固体应减少0.685g；据此规律，由第四次加入盐酸后固体质量的减少值小于0.685g可判断此次反应后碳酸钙已完全反应；
（2）利用样品杂质的质量，由此求出石灰石样品中碳酸钙的质量分数；
（3）根据碳酸钙高温下分解反应的化学方程式，确定分解的碳酸钙与放出二氧化碳的质量关系，可由石灰石中碳酸钙的质量计算求出能得到氧化钙的质量，最后用氧化钙的质量加上100kg这种纯度的石灰石中杂质的质量即可．

解答 解：（1）根据表中的实验数据可得，每加入5g稀盐酸，固体质量减少0.685g，第三次加入稀盐酸后，固体减少的质量=0.63g-0.40g=0.23g，小于0.685g，即此时碳酸钙已完全反应；所以剩余的0.40g固体即为杂质的质量；故答案为：0.40g；
（2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数=$\frac{2g-0.40}{2g}×100%$=80%；
（3）设能得到氧化钙的质量为x
CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100               56
100kg×80%    x
$\frac{100}{56}=\frac{100kg×80%}{x}$
解得：x=44.8g
得到固体的质量为：44.8g+$\frac{0.4g×100kg}{2g}$=64.8kg
答：（2）石灰石样品中CaCO₃的质量分数是80%；
（2）100kg这种纯度的石灰石充分煅烧后，可得到固体64.8kg．

点评 根据图表中剩余固体的质量，分析每次加入相同稀盐酸所减少的质量即样品中被反应掉碳酸钙的质量，判断出第四次加稀盐酸后碳酸钙完全反应，此为本题的突破口．