Question

5．某學校化學興趣小組的同學想測定某同學家裝修后剩余大理石中碳酸鈣的含量，做了如下實驗：首先稱取50g該大理石樣品，然后將200g的稀鹽酸分5次加入（假設(shè)其中的雜質(zhì)既不溶于水也不與鹽酸反應）進行充分反應．實驗過程中的數(shù)據(jù)記錄如下：

稀鹽酸的質(zhì)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(zhì)量	40g	ag	20g	10g	5g

（1）a的數(shù)值為30；
（2）寫出實驗中發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）根據(jù)已知條件列出求解生成二氧化碳總質(zhì)量（X）的比例式$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反應后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量是24.3%；
（5）某工廠要想制得280t含雜質(zhì)19%的生石灰，在制備過程中損失了10%的原料，需要這種大理石廢料的質(zhì)量為500t．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(jù)雜質(zhì)不與鹽酸反應，反應的是碳酸鈣，結(jié)合方程式計算出所用稀鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，并據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)式分析解答；
（2）碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，據(jù)此書寫方程式；
（3）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(jù)碳酸鈣的總質(zhì)量計算生成的二氧化碳的總質(zhì)量，列出比例式；
（4）利用第二次實驗所消耗碳酸鈣的量，根據(jù)反應的化學方程式，計算出生成的氯化鈣的質(zhì)量，由溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)公式，求出加入水后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)；
（5）由50g樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量是5g，計算樣品中碳酸鈣的純度，并據(jù)碳酸鈣分解的反應方程式計算需要大理石的質(zhì)量

解答 解：（1）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，即a=40g-10g=30g；
（2）碳酸鈣和鹽酸反應方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）要求生成二氧化碳的總質(zhì)量，則須求出所有碳酸鈣反應生成的二氧化碳的質(zhì)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(zhì)量是50g-5g=45g
設(shè)45g碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳的總質(zhì)量是X
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
45g                  X
則求解生成二氧化碳總質(zhì)量的比例式是：$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）第二次反應的碳酸鈣的質(zhì)量是20g，設(shè)生成的二氧化碳的質(zhì)量是a，生成氯化鈣的質(zhì)量是b
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100         111      44
20g          b       a
$\frac{100}{20g}=\frac{111}=\frac{44}{a}$
b=22.2g
a=8.8g
所以向第二次反應后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是$\frac{22.2g}{20g+80g-8.8g}$×100%=24.3%；
（5）根據(jù)以上分析，該大理石中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)是：$\frac{45g}{50g}$×100%=90%
設(shè)需要這種大理石的質(zhì)量為n
 CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
 100        56
n×90%  280t×（1-10% ）
$\frac{100}{n×90%}=\frac{56}{280t×（1-10%）}$
n=500t
故答案為：
（1）30；
（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）$\frac{100}{44}=\frac{45}{X}$；
（4）23.4%；
（5）500t．

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(zhì)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(chǔ)，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．