Question

6．長久使用的熱水瓶底部有一層水垢．為了除去熱水瓶底部的水垢，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進行了下列研究和實驗：
【查閱資料】水垢的主要成分是CaCO₃和Mg（OH）₂．
【實驗】取50g水垢的樣品（雜質(zhì)不與鹽酸和水反應(yīng)）放入燒杯中，加入足量的質(zhì)量分數(shù)為10%鹽酸，使樣品完全反應(yīng)，并記錄反應(yīng)過程中混合物質(zhì)量的變化．燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量（m）起始時為300g．實驗數(shù)據(jù)記錄如表：

反應(yīng)時間（min）	2	4	6	8	10	12	14	16
m（g）	294.5	290.0	286.0	286.0	283.0	282.4	282.4	282.4

【分析與研究】
（1）分析表中記錄的數(shù)據(jù)，你認為反應(yīng)時間為8min時記錄的質(zhì)量數(shù)據(jù)是錯誤的．
（2）Mg（OH）₂中鎂、氧、氫三種元素的質(zhì)量比為12：16：1．Mg（OH）₂與鹽酸反應(yīng)化學(xué)方程式為Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O．
（3）反應(yīng)后的混合物中含有CaCl₂和MgCl₂．9.5g　MgCl₂含有的氯元素的質(zhì)量與7.3g　HCl含有的氯元素的質(zhì)量相當．
（4）水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)是多少？（請保留計算過程）

Answer 1

分析 （1）由于碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生二氧化碳氣體并從燒杯中逸出，從而造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少，氫氧化鎂與稀鹽酸反應(yīng)不產(chǎn)生氣體，不會造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少．只要有碳酸鈣和稀鹽酸存在并接觸，二者就會一直反應(yīng)，直到其中一種物質(zhì)完全反應(yīng)為止．由表中時間和質(zhì)量數(shù)據(jù)的變化情況，可以確定出錯誤的質(zhì)量數(shù)據(jù)．
（2）化學(xué)式中各元素的質(zhì)量比是元素的相對原子質(zhì)量與原子個數(shù)乘積之比，根據(jù)氫氧化鎂與鹽酸的反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（3）物質(zhì)中元素的質(zhì)量等于物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)中該元素的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)這一計算關(guān)系可以計算出HCl的質(zhì)量．
（4）燒杯及樣品和稀鹽酸減少的總質(zhì)量就是生成二氧化碳的質(zhì)量，這一質(zhì)量可以通過表中數(shù)據(jù)計算出來，通過這一質(zhì)量，再根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式就能計算出水垢中碳酸鈣的質(zhì)量，最后計算出碳酸鈣與水垢質(zhì)量的百分比，即為水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳氣體從燒杯中逸出，從而造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少，氫氧化鎂與稀鹽酸反應(yīng)不產(chǎn)生氣體，不會造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少．由表中數(shù)據(jù)可知：8min時和6min時燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量相等，均為286.0g，比10min時的質(zhì)量283.0g大，說明8～10min時碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)仍在進行；而8min與6min時燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量相等，說明6～8min時碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)已經(jīng)完成．這顯然這是不可能的，不可能前邊反應(yīng)完成，后邊反應(yīng)又會進行．只能說明8min時記錄的數(shù)據(jù)是錯誤的．
（2）氫氧化鎂中鎂、氧、氫三元素的質(zhì)量比為24：（16×2）：（1×2）=12：16：1，Mg（OH）₂與鹽酸反應(yīng)生成了人氯化鎂和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O．
（3）HCl的質(zhì)量為：9.5g×$\frac{35.5×2}{95}$÷$\frac{35.5}{36.5}$=7.3g
（4）由質(zhì)量守恒定律可知，二氧化碳的質(zhì)量為：300g-282.4g=17.6g．
設(shè)50g水垢中含CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                      17.6g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{17.6g}$   解得：x=40g
水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{40g}{50g}$×100%=80%．
故答案為：（1）8；（2）12：16：1，Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；（3）7.3；（4）水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為80%．

點評 本題主要考查化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)性、有關(guān)化學(xué)式的計算、質(zhì)量分數(shù)的計算和有關(guān)化學(xué)方程式的計算．只要反應(yīng)物能夠接觸，反應(yīng)就會一直進行下去，不會停止，直到一種物質(zhì)或全部反應(yīng)物完全反應(yīng)時為止，中間不會間斷．進行元素質(zhì)量比的計算時，相對原子質(zhì)量與原子個數(shù)必須要對應(yīng)、并相乘、再相比．