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(zhì)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(zhì)質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)是0.3g，碳酸鈣的質(zhì)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(zhì)量就可求出生所用的稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，含雜質(zhì)的生石灰質(zhì)量可利用樣品質(zhì)量與生成二氧化碳氣體質(zhì)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(zhì)量可計算鍛燒該石灰石樣品可得到的生石灰的質(zhì)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(zhì)量即為石灰石樣品中雜質(zhì)質(zhì)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(zhì)的質(zhì)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(zhì)量=50t×85%=42.5t，設煅燒50t這種石灰石生成二氧化碳的質(zhì)量為y．
CaCO₃CaO+CO₂↑
100 44
50t×85%  y
y=18.7t
最多生成含雜質(zhì)的生石灰的質(zhì)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(zhì)的質(zhì)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(zhì)的生石灰31.3噸．
點評：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，放出氣體的反應，反應前各物質(zhì)的總質(zhì)量與反應放出氣體的質(zhì)量差即為剩余物質(zhì)的質(zhì)量．