Question

某化學興趣小組在綜合實踐活動中了解到，石灰廠有一批石灰石原料，其中含有的雜質是二氧化硅（二氧化硅不溶于水，不能與鹽酸反應，高溫時不發(fā)生分解反應）．為了測定該石灰石的純度，興趣小組取2g這種石灰石樣品于小燒杯中，用實驗室現(xiàn)有的未知溶質質量分數(shù)的稀鹽酸20g分4次加入，充分反應后經(jīng)過濾、干燥后稱量，每次稀鹽酸用量及剩余固體的質量見下表，利用實驗數(shù)據(jù)繪制的圖象如圖．

稀鹽酸的用量	剩余固體的質量
第一次加入5g	1.5g
第二次加入5g	1.0g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

計算：
（1）該石灰石樣品的純度是多少？
（2）所用的稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)是多少？
（3）如果該石灰廠煅燒50t這種石灰石，最多可得到含雜質的生石灰多少噸？

Answer 1

【答案】分析：（1）由于第1、2、3次加入5g稀鹽酸時固體的質量都是減少了0.5g，說明5g稀鹽酸恰好能夠和0.5g碳酸鈣完全反應，即5g稀鹽酸最多能和0.5g碳酸鈣反應，而第4次再加入5g稀鹽酸時固體只減少了0.2g，說明固體中的碳酸鈣已經(jīng)全部參與反應，剩余的0.3g固體不能和稀鹽酸反應，即石灰石樣品中雜質是0.3g，碳酸鈣的質量是（2g-0.3g）=1.7g，可進一步求出石灰石的純度．
（2）然后根據(jù)化學方程式計算，根據(jù)碳酸鈣的質量就可求出生所用的稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)．
（3）根據(jù)質量守恒定律，含雜質的生石灰質量可利用樣品質量與生成二氧化碳氣體質量差而求得；鍛燒石灰石生成氧化鈣和二氧化碳氣體，根據(jù)反應的化學方程式，由樣品中碳酸鈣質量可計算鍛燒該石灰石樣品可得到的生石灰的質量．
解答：解：（1）二氧化硅不溶于水，不能與鹽酸反應；石灰石樣品與稀鹽酸充分反應所剩余固體質量即為石灰石樣品中雜質質量；
該石灰石樣品的純度=×100%=85%
（2）根據(jù)第一次數(shù)據(jù)表明，5g稀鹽酸恰好能夠和0.5g碳酸鈣完全反應，設稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100  73
2g-1.5g  5x

x=7.3%
（3）石灰石樣品中碳酸鈣的質量=50t×85%=42.5t，設煅燒50t這種石灰石生成二氧化碳的質量為y．
CaCO₃CaO+CO₂↑
100 44
50t×85%  y
y=18.7t
最多生成含雜質的生石灰的質量為50t-18.7t=31.3t
答：該石灰石樣品的純度是85%，所用的稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)是7.3%；如果該石灰廠煅燒50t這種石灰石，最多可得到含雜質的生石灰31.3噸．
點評：根據(jù)質量守恒定律，放出氣體的反應，反應前各物質的總質量與反應放出氣體的質量差即為剩余物質的質量．