Question

化學(xué)興趣小組為測(cè)定一批石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取用2g石灰石樣品，把20g稀鹽酸（氯化氫的水溶液）分4次加入樣品中（樣品中除碳酸鈣外，其余成分既不與鹽酸反應(yīng)，也不溶解于水），充分反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾、干燥等操作，最后稱量，得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

稀鹽酸的用量	剩余固體的質(zhì)量
第一次加入5g	1.5g
第二次加入5g	1g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

（1）從以上數(shù)據(jù)可知，這四次實(shí)驗(yàn)中，第________次石灰石樣品中碳酸鈣已完全反應(yīng)．
（2）石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______．
（3）求所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（4）市售濃鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%，密度為1.18g．mL^-1．如何配制實(shí)驗(yàn)中所需的20g某濃度的稀鹽酸？（水的密度是1g．mL^-1）

Answer 1

解：（1）由于樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應(yīng)，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(zhì)量關(guān)系可判斷：每加入5g稀鹽酸固體應(yīng)減少0.5g；據(jù)此規(guī)律，由第四次加入鹽酸后固體質(zhì)量的減少值也應(yīng)該等于0.5g，但是題中所給數(shù)據(jù)為0.3g，只減少了0.2g，所以可以判斷第四次加入稀鹽酸時(shí)碳酸鈣已完全反應(yīng)；
（2）碳酸鈣的質(zhì)量=2g-0.3g=1.7g
石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==85%；
答：石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%；
（3）設(shè)所用稀鹽酸5g中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
前三次實(shí)驗(yàn)中5g稀鹽酸完全反應(yīng)消耗0.5g碳酸鈣，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 73
0.5g x

x=0.365g
所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==7.3%
答：所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.3%；
（4）①計(jì)算：設(shè)需要溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%濃鹽酸的體積為V，
20g×7.3%=V×1.18g．mL^-1×37%
V=3.34mL
水的質(zhì)量=20g-3.34mL×1.18g．mL^-1=16.1g
水的體積==16.1mL
②量取濃鹽酸和水：用10mL的量筒量取37%濃鹽酸3.3mL，倒入燒杯中，再用50mL的量筒量取16.1mL的水；
③配制溶液：將量取的16.1mL的水緩緩倒入濃鹽酸中，用玻璃棒攪拌均勻．
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(yīng)，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(zhì)量關(guān)系可判斷：每加入5g稀鹽酸固體應(yīng)減少0.5g；據(jù)此規(guī)律，由第四次加入鹽酸后固體質(zhì)量的減少值也應(yīng)該等于0.5g，但是題中所給數(shù)據(jù)為0.3g，只減少了0.2g，所以可以判斷第四次加入稀鹽酸時(shí)碳酸鈣已完全反應(yīng)；
（2）第四次加入稀鹽酸時(shí)碳酸鈣已完全反應(yīng)從而可以得出石灰石中雜質(zhì)的質(zhì)量，然后利用樣品質(zhì)量與剩余固體質(zhì)量差，可計(jì)算出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量，由此求出石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)前三次實(shí)驗(yàn)中5g稀鹽酸完全反應(yīng)消耗0.5g碳酸鈣以及反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)而由溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算方法計(jì)算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可；
（4）根據(jù)溶液稀釋過(guò)程中溶質(zhì)質(zhì)量不變可以求出濃鹽酸的體積以及水的體積即可．
點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，考查了根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析出石灰石樣品中的碳酸鈣與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是正確解答本題的關(guān)鍵所在．