Question

为了测定某种石灰石中碳酸钙的质量分数，取5g石灰石样品放入烧杯中，将60g稀盐酸分成四次加入烧杯中，充分反应后，测得实验数据如下表（样品中的杂质不与盐酸反应也不溶于水）

次 数	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀盐酸质量/g	15	15	15	15
烧杯内剩余物质量/g	19.34	33.68	48.24	63.24

请你分析并进行有关计算：
（1）哪几次反应后，盐酸有剩余______．
（2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数．
（3）上述实验结束后，向烧杯内的物质中加入石灰石至不再产生气泡，过滤．求滤液中溶质的质量分数．（结果精确到0.1%）

Answer

（1）根据质量守恒定律可知，第一次放出二氧化碳的质量=15克+5克-19.34克=0.66克，说明每加入15克盐酸，放出二氧化碳的质量为0.66克．第二次加入15克盐酸后剩余物质的质量=30克+5克-0.66克×2═33.68克，说明符合题目信息，因此此时盐酸无剩余．而第三次加入15g盐酸，生成二氧化碳只有0.44g说明碳酸钙此时完全反应，盐酸有剩余，则第四次的盐酸一点也不反应．所以第三、四次盐酸剩余．
（2）以前三次实验数据为标准先求出反应产生的二氧化碳的质量是1.76g，写出化学方程式并计算出碳酸钙的质量，然后计算出样品中碳酸钙的质量分数．
（3）四次加入盐酸的总质量为60克，然后析出化学方程式并计算出氯化钙的质量，最后计算出溶质的质量分数．
【解析】
（1）根据质量守恒定律可知，第一次放出二氧化碳的质量=15克+5克-19.34克=0.66克，说明每加入15克盐酸，放出二氧化碳的质量为0.66克．第二次加入15克盐酸后剩余物质的质量=30克+5克-0.66克×2═33.68克，说明符合题目信息，因此此时盐酸物剩余．而第三次加入15g盐酸，生成二氧化碳只有0.44g说明碳酸钙此时完全反应，盐酸有剩余，则第四次的盐酸一点也不反应．所以第三、四次盐酸剩余．故答案为：三、四．
（2）根据（1）的分析可知，前二次30克盐酸和碳酸钙完全反应，二氧化碳的质量=30克+5克-33.68克=1.32克，第三次15g盐酸和碳酸钙反应，碳酸钙有剩余产生的二氧化碳的质量=0.44g．所以该反应中产生的二氧化碳的总量是1.32g+0.44g=1.76g．
设碳酸钙的质量为x．
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100                 44
x                   1.76g
═
得：x=4g∴样品中碳酸钙的质量分数=×100%=80%．
（3）由（1）分析可知，每加入15克盐酸放出二氧化碳的质量为0.66克，所以加入60克盐酸放出二氧化碳的质量=0.66克×4═2.64克，设需要碳酸钙的质量为Y，生成氯化钙的质量为Z．
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100         111      44
Y            Z    2.64g
═
得：Y=6g
═
得：Z=6.66克
∴反应后溶液（滤液）的质量=60g+6g-2.64g=63.36g．
∴滤液中溶质的质量分数=×100%≈10.5%
答：（2）样品中碳酸钙的质量分数为80%；（3）滤液中溶质的质量分数为10.5%．