Question

某化學(xué)興趣小組在化肥超市中發(fā)現(xiàn)某種鉀肥樣品，其成分為碳酸鉀、氯化鉀及少量不含鉀元素的難溶性雜質(zhì)．為測(cè)定該鉀肥樣品中碳酸鉀質(zhì)量和鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小峰與他的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①稱取15g鉀肥樣品，放入錐形瓶（質(zhì)量為50g ）中，同時(shí)將裝有藥品的錐形瓶置于電子天平稱量數(shù)據(jù)如如圖所示；

②直接向天平上的錐形瓶中加入20g稀鹽酸，而后每隔30秒向錐形瓶中加入20g稀鹽酸，并將加入前天平上的示數(shù)紀(jì)錄表中

時(shí)間/s	30	60	90	120	150	180	210	240
示數(shù)/g	84.45	103.90	123.35	142.80	162.80	182.80	252.00	222.80

③將錐形瓶中的混合物過(guò)濾；
④取濾液蒸發(fā)，并稱量蒸發(fā)后得到固體質(zhì)量（不含結(jié)晶水）14.9g
問(wèn)題：
（1）第②步實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)不合理的是時(shí)間為_(kāi)_____秒的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)應(yīng)舍去．并請(qǐng)根據(jù)表格，在如圖所示坐標(biāo)系中畫(huà)出符合題意的圖象．

（2）同學(xué)們認(rèn)為測(cè)定二氧化碳質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方法還可以有______．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知樣品中碳酸鉀質(zhì)量為多少？
（4）該樣品中鉀元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

Answer 1

解：（1）由表中數(shù)據(jù)可以計(jì)算出每一時(shí)間時(shí)生成氣體的質(zhì)量：
30s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g-84.45g=0.55g
60s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g-103.9g=1.1g
90s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g-123.35g=1.65g
120s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g+20g-142.80g=2.2g
150s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g+20g+20g-162.80g=2.2g
180s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g+20g+20g+20g-182.80g=2.2g
210s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g+20g+20g+20g+20g-252.00g=-37g
240s時(shí)生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+50g+20g+20g+20g+20g+20g+20g+20g+20g-222.80g=2.2g
由計(jì)算數(shù)據(jù)可知，在120s時(shí)反應(yīng)停止，生成的氣體保持在2.2g不變，所以210s時(shí)數(shù)據(jù)不合理，生成氣體不可能為負(fù)值，也應(yīng)該計(jì)算出生成氣體為2.2g．
故答案為：210；
圖象如下：

（2）要測(cè)得生成二氧化碳的質(zhì)量可以通過(guò)測(cè)定二氧化碳的體積，然后再根據(jù)密度求出質(zhì)量；也可以用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)氫氧化鈉溶液質(zhì)量的變化情況求出二氧化碳的質(zhì)量．
故答案為：通過(guò)測(cè)量二氧化碳的體積，而后查閱二氧化碳的密度，進(jìn)而得到二氧化碳的質(zhì)量．
（或“用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)測(cè)得氫氧化鈉溶液質(zhì)量變化得到二氧化碳的質(zhì)量．”）
（3）根據(jù)以上分析可知樣品與鹽酸充分反應(yīng)后生成的二氧化碳的總質(zhì)量為2.2g．
設(shè)樣品中碳酸鉀的質(zhì)量為x
K₂CO₃+2HCl=2KCl+H₂O+CO₂↑
138 44
x 2.2g
=
x=6.9g
答：樣品中碳酸鉀的質(zhì)量為6.9g．
（4）∵樣品與鹽酸充分反應(yīng)后過(guò)濾，濾液中只含有氯化鉀，
∴氯化鉀的質(zhì)量為14.9g
∴鉀元素的質(zhì)量=14.9g××100%=7.8g
∴樣品中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=52%
答：樣品中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是52%．
分析：（1）反應(yīng)前容器內(nèi)所有物質(zhì)的總質(zhì)量與天平示數(shù)的差值就是二氧化碳的質(zhì)量，分別計(jì)算出每一次反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量，就可以分析出哪組數(shù)據(jù)不合理，然后根據(jù)數(shù)據(jù)繪制反應(yīng)圖象．
（2）測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量還可以先測(cè)出氣體的體積，然后根據(jù)密度求出質(zhì)量；也可以用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，稱量氫氧化鈉溶液的質(zhì)量變化情況，得出結(jié)論．
（3）根據(jù)所有樣品完全反應(yīng)后生成的二氧化碳的質(zhì)量，依據(jù)碳酸鉀和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算即可求出樣品中碳酸鉀的質(zhì)量．
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，濾液里氯化鉀中鉀元素的質(zhì)量就是原樣品中鉀元素的質(zhì)量，根據(jù)氯化鉀的質(zhì)量和氯化鉀中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就可求出鉀元素的質(zhì)量，然后根據(jù)樣品的總質(zhì)量求出鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)測(cè)定化肥中有效成分的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，考查我們分析數(shù)據(jù)的能力，并要求根據(jù)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行化學(xué)方程式的計(jì)算和元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算．