Question

15．有一種石灰石樣品，某中含有的雜質是二氧化硅（它是一種不溶于水，也不與鹽酸反應，耐高溫的固體物質），某同學想測定該樣品中CaCO₃的質量分數，他取用2.0g這種石灰石樣品，把20g稀鹽酸分四次加入，充分反應后剩余固體的質量見表所示：

稀鹽酸的質量	剩余固體的質量
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石灰石樣品中的雜質質量是0.40；
（2）石灰石樣品中CaCO₃的質量分數是多少？
（3）100kg這種純度的石灰石充分煅燒后，可得到固體多少克？

Answer 1

分析 （1）由于樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀鹽酸固體減少的質量關系可判斷：每加入5g稀鹽酸固體應減少0.685g；據此規(guī)律，由第四次加入鹽酸后固體質量的減少值小于0.685g可判斷此次反應后碳酸鈣已完全反應；
（2）利用樣品雜質的質量，由此求出石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數；
（3）根據碳酸鈣高溫下分解反應的化學方程式，確定分解的碳酸鈣與放出二氧化碳的質量關系，可由石灰石中碳酸鈣的質量計算求出能得到氧化鈣的質量，最后用氧化鈣的質量加上100kg這種純度的石灰石中雜質的質量即可．

解答 解：（1）根據表中的實驗數據可得，每加入5g稀鹽酸，固體質量減少0.685g，第三次加入稀鹽酸后，固體減少的質量=0.63g-0.40g=0.23g，小于0.685g，即此時碳酸鈣已完全反應；所以剩余的0.40g固體即為雜質的質量；故答案為：0.40g；
（2）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數=$\frac{2g-0.40}{2g}×100%$=80%；
（3）設能得到氧化鈣的質量為x
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100               56
100kg×80%    x
$\frac{100}{56}=\frac{100kg×80%}{x}$
解得：x=44.8g
得到固體的質量為：44.8g+$\frac{0.4g×100kg}{2g}$=64.8kg
答：（2）石灰石樣品中CaCO₃的質量分數是80%；
（2）100kg這種純度的石灰石充分煅燒后，可得到固體64.8kg．

點評 根據圖表中剩余固體的質量，分析每次加入相同稀鹽酸所減少的質量即樣品中被反應掉碳酸鈣的質量，判斷出第四次加稀鹽酸后碳酸鈣完全反應，此為本題的突破口．