Question

15．為了測定某種大理石廢料中碳酸鈣的含量，某研究小組的同學取50g該大理石樣品，分5次加入200g稀鹽酸（假設雜質不與鹽酸反應，也不溶于水）進行充分反應．實驗過程中的數據記錄如下：

稀鹽酸的質量	第一次 40g	第二次 40g	第三次 40g	第四次 40g	第五次 40g
剩余固體質量	40.0g	30.0g	20.0g	10.0g	5.0g

（1）寫出實驗中發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
（2）根據已知條件列出求解50g大理石樣品生成二氧化碳質量（x）的比例式$\frac{100}{45g}=\frac{44}{x}$；
（3）小組同學用質量分數為36.5%的濃鹽酸配制200g上述稀鹽酸，需要濃鹽酸和水的質量比為1：1；
（4）向第一次反應后所得溶液中加入54.4g水，則所得溶液的溶質質量分數為11.1%；
（5）某工廠要想制得280t含雜質19%的生石灰，理論上需要這種大理石廢料的質量為450t．

Answer 1

分析 （1）碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，據此書寫方程式；
（2）第5次加入40g鹽酸，固體減少5g，說明樣品中碳酸鈣反應完畢，依據碳酸鈣的總質量計算生成的二氧化碳的總質量，列出比例式；
（3）根據第一次加入40g稀鹽酸，導致固體由50g變成了40g，減少了10g，第三次也是有20g變成10g，說明每加入40g鹽酸能夠使固體減少10g，依據雜質不與鹽酸反應，反應的是碳酸鈣，結合方程式計算出所用稀鹽酸溶質的質量分數，并據溶質的質量分數式分析解答；
（4）利用第一次實驗所消耗碳酸鈣的量，根據反應的化學方程式，計算出生成的氯化鈣的質量，由溶質的質量分數公式，求出加入水后溶液中溶質的質量分數；
（5）由50g樣品中雜質的質量是5g，計算樣品中碳酸鈣的純度，并據碳酸鈣分解的反應方程式計算需要大理石的質量．

解答 解：（1）碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應的方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）要求生成二氧化碳的總質量，則須求出所有碳酸鈣反應生成的二氧化碳的質量，第5次加入40g鹽酸，固體減少5g，說明樣品中碳酸鈣反應完畢，所以碳酸鈣的總質量是50g-5g=45g
設45g碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳的總質量是x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
45g                   x
則求解生成二氧化碳總質量的比例式是：$\frac{100}{45g}=\frac{44}{x}$；
（3）第一次加入40g稀鹽酸，導致固體由50g變成了40g，減少了10g，第三次也是有20g變成10g，說明每加入40g鹽酸反應10g碳酸鈣
設反應10g碳酸鈣需要鹽酸溶質的質量是y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100   73   
10g    y
$\frac{100}{10g}=\frac{73}{y}$
解得x=7.3g
40g稀鹽酸含有溶質的質量是7.3g，則200g稀鹽酸中含有溶質的質量是7.3g×5=36.5g；
需要濃鹽酸的質量是$\frac{36.5g}{36.5%}$=100g，需要水的質量=200g-100g，所以需要濃鹽酸和水的質量比=100g：100g=1：1；
（4）第一次反應的碳酸鈣的質量是10g，設生成的二氧化碳的質量是a，生成氯化鈣的質量是b
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100          111      44
10g           b       a
$\frac{100}{10g}=\frac{111}=\frac{44}{a}$
a=4.4g
b=11.1g
所以向第一次反應后所得溶液中加入54.4g水，所得溶液的溶質質量分數是$\frac{11.1g}{10g+40g+54.4g-4.4g}$×100%=11.1%；
（5）根據以上分析，該大理石中碳酸鈣的質量分數是：$\frac{45g}{50g}$×100%=90%
設需要這種大理石的質量為m
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100        56
m×90%    280t×（1-19% ）
$\frac{100}{m×90%}=\frac{56}{280t×（1-19%）}$
 m=450t
答：理論上需要這種大理石廢料的質量為450t．
故答案為：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
（2）$\frac{100}{45g}=\frac{44}{x}$；
（3）1：1；
（4）11.1%；
（5）450t．

點評 本題考查綜合、全面，分析透徹每次加入40g稀鹽酸固體剩余物質量的變化，對反應進行的情況進行判斷，這是解決本題的基礎，該題可很好考查學生分析、解決問題的能力，本題涉及的方程式計算較多，要找準已知量，細心分析．