Question

為測定石灰石樣品的純度（樣品中的雜質既不溶于水也不與鹽酸反應，且耐高溫）．取10g該石灰石樣品，再把100g鹽酸平均分
4次加入樣品中，充分反應后剩余固體的質量見下表：

加稀鹽酸的次數	第一次	第二次	第三次	第四次
剩余固體的質量	6.575g	3.15g	1.5g	1.5g

求：
（1）石灰石樣品的純度； 
（2）所用鹽酸的質量分數；
（3）100g這種純度的石灰石跟一定量的鹽酸恰好完全反應后，溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

分析：（1）石灰石樣品前后減少的質量為碳酸鈣的質量，第三次和第四次最后剩余的質量相等，說明碳酸鈣已完全反應，剩余物質為雜質的質量，由此可求出石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（2）根據上述實驗可知第一次所加稀鹽酸完全反應，石灰石樣品未完全反應，根據反應的碳酸鈣的質量求出25克稀鹽酸中溶質的質量，進而求出稀鹽酸中溶質的質量分數．
（3）根據碳酸鈣的質量可求出生成的氯化鈣的質量，再根據（2）中鹽酸的質量分數求出所用稀鹽酸的質量，進而算出生成溶液的質量和溶質的質量分數．

解答：解：（1）石灰石樣品中CaCO₃的質量分數為：

10g-1.5g

10g

×100%=85%
（2）解：由題意知：第一次25g稀鹽酸恰好反應掉10g-6.575g=3.425g碳酸鈣．
    設第一次實驗中，所加入的10g鹽酸中溶質的質量為X
    CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
    100    73
   3.425g  x
  

100

73

=

3.425g

x

  
      x=2.5g
所用稀鹽酸中溶質的質量分數=

2.5g

25g

×100%=10%
（3）100g石灰石中碳酸鈣的質量是100g×85%=85g．
設參加反應的鹽酸溶質的質量為y，生成氯化鈣的質量是z，生成二氧化碳的質量是m．
   CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
   100    73    111      44
   85g    y     z        m
  

100

85g

=

73

y

      y=62.05g
 

100

85g

=

111

z

      z=94.35g
 

100

85g

=

44

m

      m=37.4g
所以所用鹽酸的質量是62.05g÷10%=620.5g，根據質量守恒定律可知氯化鈣溶液的質量是85g+620.5g-37.4g=668.1g．
所以氯化鈣溶液溶質的質量分數=

94.35g

668.1g

× 100%≈14.1%
答：石灰石樣品的純度是85%，所用鹽酸的質量分數是10%，完全反應后溶液中溶質的質量分數是14.1%．

點評：本題綜合考查了學生分析、解決問題的能力，在作圖表類計算題時要認真分析數據，找出解題的突破口，然后利用方程式進行解題，反應后溶液的質量通常依據質量守恒定律求解，有難度．