Question

2．石灰石是制造水泥、石灰、轻质碳酸钙的主要原料来源．某校科学探究小组同学把一块从山中捡来的石灰石做纯度分析，进行了如下实验：他们取了若干块矿石样品，对样品中的碳酸钙的质量分数进行检测，采用了以下的办法：取用8g这种石灰石样品，把40g稀盐酸分四次加入，测量过程所得数据见下表（反应生成的氯化钙能溶于水，杂质不溶于水，也不与盐酸反应）．（化学方程式如下：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑）

序  号	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀盐酸质量（g）	10	10	10	10
剩余固体质量（g）	5.5	m	1.6	1.6

请计算：
（1）样品中的碳酸钙的质量分数是多少？
（2）上表中的m=3
（3）整个实验过程中共生成二氧化碳的质量为多少？
（4）高温加热10g纯净的碳酸钙，一段时间后停止加热，测得剩余固体中钙元素的质量分数为50%．计算反应生成的二氧化碳是多少克？（化学方程式CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑）

Answer 1

分析 第一次加入10g盐酸，固体减少2.5g．可以猜测每10g盐酸导致碳酸钙反应掉2.5g，则第二次加入后固体剩余3g，第三次加入剩余1.6g．说明第二次正好碳酸钙没有完全反应，也就确定m就应该为3．最后1.6g应该为不能反应的杂质，即碳酸钙的总质量为8g-1.6g=6.4g．进而计算．根据碳酸钙分解的反应方程式来计算，并利用测得剩余固体中钙元素的质量分数为50%来计算实际生成的二氧化碳的质量．

解答 解：
第一次加入10g盐酸，固体减少2.5g．可以猜测每10g盐酸导致碳酸钙反应掉2.5g，则第二次加入后固体剩余3g，第三次加入剩余1.6g．说明第二次正好碳酸钙没有完全反应，也就确定m就应该为3．最后1.6g应该为不能反应的杂质，即碳酸钙的总质量为8g-1.6g=6.4g．
样品中碳酸钙的质量分数$\frac{6.4g}{8g}$×100%=80%
设6.4g碳酸钙完全反应生成的二氧化碳的质量为x．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
6.4g                                    x
$\frac{100}{44}=\frac{6.4g}{x}$
x=2.816g
10g碳酸钙中钙元素的质量为10g×$\frac{40}{100}$×100%=4g，
设实际生成的二氧化碳的质量为y，
由测得剩余固体中钙元素的质量分数为50%，
则$\frac{4g}{10g-y}$×100%=50%，
解得y=2g，
答案：（1）样品中的碳酸钙的质量分数是80%；
（2）3；
（3）整个实验过程中共生成二氧化碳的质量为2.816g；
（4）反应生成的二氧化碳2g．

点评 本题考查的是根据化学方程式的计算的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行．