Question

3．石灰厂为了测定一批石灰石样品中碳酸钙的质量分数，取用4g石灰石样品，把20g稀盐酸分4次加入样品中（样品中碳酸钙除外，其余成分既不与盐酸反应，也不溶于水），充分反应后经过滤、干燥等操作，最后称量，得实验数据如下：

稀盐酸的用量	第一次加入5g	第二次加入5g	第三次加入5g	第四次加入5g
剩余固体的质量	3g	2g	1.2g	m g

（1）碳酸钙中钙元素的质量分数为40%；
（2）m值是1.2；
（3）这种样品中碳酸钙的质量分数为70%；
（4）实验室现要制取二氧化碳44g，需这种纯度的石灰石的质量为多少g？

Answer 1

分析 根据碳酸钙的化学式可求出碳酸钙中钙元素的质量分数；分析图表可知每5g盐酸反应固体减少1g，所以第三次加入后减少0.8g，说明第三次加入后石灰石样品中碳酸钙完全反应，由于样品中除碳酸钙外，其余的成分既不与盐酸反应，也不溶于水，因此第四次实验所剩余的固体即不发生反应也不溶于水的杂质固体的质量；据此可知m的值，样品中碳酸钙的质量分数；再根据二氧化碳的质量求出需这种纯度的石灰石的质量．

解答 解：（1）碳酸钙中钙元素的质量分数为：$\frac{40}{100}×100%$．
（2）由表中的数据可知，每5g盐酸反应固体减少1g，所以第三次加入后减少0.8g，说明第三次加入后石灰石样品中碳酸钙完全反应，由于样品中除碳酸钙外，其余的成分既不与盐酸反应，也不溶于水，因此第四次实验所剩余的固体即不发生反应也不溶于水的杂质固体的质量；据此可知m的值为1.2g；
（3）该石灰石样品中碳酸钙的质量分数=$\frac{4g-1.2g}{4g}×100%$=70%
（4）设需这种纯度的石灰石的质量为x．
设15g稀盐酸中的HCl质量为x
CaC0₃+2HCl═CaCl₂+H₂0+C0₂↑
100                  44  
x×70%               44g
$\frac{100}{44}=\frac{x×70%}{44g}$   解得：x≈142.9g
故答为：（1）40%；（2）1.2；（3）70%；（4）需这种纯度的石灰石的质量为142.9g．

点评 根据剩余固体不再与盐酸发生反应，得到剩余固体即为样品中的杂质结论，从而解决样品中所含量碳酸钙的质量．