Question

20．在校园科技节上，为测出鸡蛋壳（主要成分是碳酸钙）中钙元素的质量分数，某同学称取已洗净、晾干、研成粉末的鸡蛋壳10克置于烧杯中，将烧杯放在电子天平上，往烧杯中加入的稀盐酸，总重110g，每0.5分钟记录一次电子天平的示数，据此计算出产生气体的质量，具体数据如表：

时间（分钟）	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电子天平示数（克）	110	108.2	107	106.4	106.4	106.4	106.4

（1）若产生的气体全部是鸡蛋壳中的碳酸钙与盐酸反应生成的CO₂，根据实验结果计算出该鸡蛋壳中钙元素的质量分数．（假定鸡蛋壳中其它成分不含钙元素，写出具体计算过程）
（2）下列哪些情况会导致实验中钙元素质量分数测量结果偏大？C．
A．鸡蛋壳未晾干　　B．鸡蛋壳未充分研碎　　C．鸡蛋壳中含有碳酸镁（可与盐酸反应生成MgCl₂、H₂O和CO₂）

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律和碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，可知，反应中的质量减少量为生成的二氧化碳的质量．根据二氧化碳的质量对应出钙元素的质量，最后求算出钙元素在混合物中的质量分数．
（2）钙元素在混合物中的质量分数计算是$\frac{钙元素的质量}{鸡蛋壳的质量}×100%$，根据这个计算式子分析可能引起偏高的操作

解答 解：
（1）根据质量守恒定律可得，生成的二氧化碳的质量110g-106.4g=3.6g
设钙元素的质量为x．
根据CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
可得Ca～～CO₂↑
     40          44
      x           3.6g
$\frac{40}{44}$=$\frac{x}{3.6g}$
x≈3.27g
则鸡蛋壳中钙元素的质量分数为$\frac{3.27g}{10g}$×100=32.7%
（2）由于钙元素在混合物中的质量分数计算是$\frac{钙元素的质量}{鸡蛋壳的质量}×100%$，当结果偏大时，要么是钙元素的质量偏大，要么鸡蛋壳的质量偏小．鸡蛋壳未晾干，会导致总质量相对于干燥鸡蛋壳偏大，所以引起的钙元素的质量分数偏小．而鸡蛋壳没有完全反应，则对应的二氧化碳偏少，则对应的钙元素质量也偏小，所以质量分数偏小．
而含有杂质碳酸镁时，消耗等质量的碳酸盐时，碳酸镁生成的二氧化碳多，而这个二氧化碳当成碳酸钙生成的，则对应的钙元素的质量就偏大，最终的钙元素的质量分数偏大．
故选：C．

点评 误差分析要结合计算公式分析，结合实验原理进行综合考虑．在根据方程式计算时，如果对应到元素的质量，则可以进一步转化为关系式法，减少计算过程的复杂．