Question

化學興趣小組為測定一批石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，取用2g石灰石樣品，把20g稀鹽酸（氯化氫的水溶液）分4次加入樣品中（樣品中除碳酸鈣外，其余成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水），充分反應后經(jīng)過濾、干燥等操作，最后稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

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	1g
第三次加入5g	0.5g
第四次加入5g	0.3g

（1）從以上數(shù)據(jù)可知，這四次實驗中，第________次石灰石樣品中碳酸鈣已完全反應．
（2）石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為________．
（3）求所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．
（4）市售濃鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為37%，密度為1.18g．mL^-1．如何配制實驗中所需的20g某濃度的稀鹽酸？（水的密度是1g．mL^-1）

Answer 1

解：（1）由于樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀鹽酸固體減少的質(zhì)量關系可判斷：每加入5g稀鹽酸固體應減少0.5g；據(jù)此規(guī)律，由第四次加入鹽酸后固體質(zhì)量的減少值也應該等于0.5g，但是題中所給數(shù)據(jù)為0.3g，只減少了0.2g，所以可以判斷第四次加入稀鹽酸時碳酸鈣已完全反應；
（2）碳酸鈣的質(zhì)量=2g-0.3g=1.7g
石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)==85%；
答：石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為85%；
（3）設所用稀鹽酸5g中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
前三次實驗中5g稀鹽酸完全反應消耗0.5g碳酸鈣，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 73
0.5g x

x=0.365g
所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)==7.3%
答：所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)7.3%；
（4）①計算：設需要溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為37%濃鹽酸的體積為V，
20g×7.3%=V×1.18g．mL^-1×37%
V=3.34mL
水的質(zhì)量=20g-3.34mL×1.18g．mL^-1=16.1g
水的體積==16.1mL
②量取濃鹽酸和水：用10mL的量筒量取37%濃鹽酸3.3mL，倒入燒杯中，再用50mL的量筒量取16.1mL的水；
③配制溶液：將量取的16.1mL的水緩緩倒入濃鹽酸中，用玻璃棒攪拌均勻．
分析：（1）由于樣品中除碳酸鈣外，其余的成分既不與鹽酸反應，也不溶解于水，因此由表中每次加入5g稀鹽酸固體減少的質(zhì)量關系可判斷：每加入5g稀鹽酸固體應減少0.5g；據(jù)此規(guī)律，由第四次加入鹽酸后固體質(zhì)量的減少值也應該等于0.5g，但是題中所給數(shù)據(jù)為0.3g，只減少了0.2g，所以可以判斷第四次加入稀鹽酸時碳酸鈣已完全反應；
（2）第四次加入稀鹽酸時碳酸鈣已完全反應從而可以得出石灰石中雜質(zhì)的質(zhì)量，然后利用樣品質(zhì)量與剩余固體質(zhì)量差，可計算出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量，由此求出石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)；
（3）根據(jù)前三次實驗中5g稀鹽酸完全反應消耗0.5g碳酸鈣以及反應的化學方程式計算所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，進而由溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)的計算方法計算出質(zhì)量分數(shù)即可；
（4）根據(jù)溶液稀釋過程中溶質(zhì)質(zhì)量不變可以求出濃鹽酸的體積以及水的體積即可．
點評：本題難度較大，考查了根據(jù)化學方程式的計算，根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析出石灰石樣品中的碳酸鈣與稀鹽酸恰好完全反應的實驗是正確解答本題的關鍵所在．