Question

15．為了測(cè)定某種大理石廢料中碳酸鈣的含量，某研究小組的同學(xué)取50g該大理石樣品，分5次加入200g稀鹽酸（假設(shè)雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)，也不溶于水）進(jìn)行充分反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)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	40.0g	30.0g	20.0g	10.0g	5.0g

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

Answer 1

分析 （1）碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，據(jù)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(yīng)完畢，依據(jù)碳酸鈣的總質(zhì)量計(jì)算生成的二氧化碳的總質(zhì)量，列出比例式；
（3）根據(jù)第一次加入40g稀鹽酸，導(dǎo)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(yīng)，反應(yīng)的是碳酸鈣，結(jié)合方程式計(jì)算出所用稀鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)式分析解答；
（4）利用第一次實(shí)驗(yàn)所消耗碳酸鈣的量，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，計(jì)算出生成的氯化鈣的質(zhì)量，由溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式，求出加入水后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）由50g樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量是5g，計(jì)算樣品中碳酸鈣的純度，并據(jù)碳酸鈣分解的反應(yīng)方程式計(jì)算需要大理石的質(zhì)量．

解答 解：（1）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）要求生成二氧化碳的總質(zhì)量，則須求出所有碳酸鈣反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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：$\frac{100}{45g}=\frac{44}{x}$；
（3）第一次加入40g稀鹽酸，導(dǎo)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(yīng)10g碳酸鈣
設(shè)反應(yīng)10g碳酸鈣需要鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)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(zhì)的質(zhì)量是7.3g，則200g稀鹽酸中含有溶質(zhì)的質(zhì)量是7.3g×5=36.5g；
需要濃鹽酸的質(zhì)量是$\frac{36.5g}{36.5%}$=100g，需要水的質(zhì)量=200g-100g，所以需要濃鹽酸和水的質(zhì)量比=100g：100g=1：1；
（4）第一次反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量是10g，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
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(yīng)后所得溶液中加入54.4g水，所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{11.1g}{10g+40g+54.4g-4.4g}$×100%=11.1%；
（5）根據(jù)以上分析，該大理石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{45g}{50g}$×100%=90%
設(shè)需要這種大理石的質(zhì)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(zhì)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(diǎn)評(píng) 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(duì)反應(yīng)進(jìn)行的情況進(jìn)行判斷，這是解決本題的基礎(chǔ)，該題可很好考查學(xué)生分析、解決問題的能力，本題涉及的方程式計(jì)算較多，要找準(zhǔn)已知量，細(xì)心分析．