Question

有一種石灰石樣品的成分是CaCO₃和SiO₂．課外小組同學將100g鹽酸分5次加入到35g石灰石樣品中（已知SiO₂不與鹽酸反應），得到如下部分數據和圖象．

次數	第1次	第2次	第3次
加入鹽酸的質量/g	20	20	20
剩余固體的質量/g	30	a	20

請計算：
（1）第2次加入鹽酸后，a為

 

g．
（2）石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為多少？（結果用最簡整數比表示）
（3）10%的CaCl₂溶液可作路面保濕劑．欲將第5次實驗后的溶液配成10%的CaCl₂溶液，可先向此溶液中加入足量的石灰石粉末，完全反應后過濾，這時還需要向濾液中加入水多少克？（假設實驗過程中溶液損失忽略不計）

Answer 1

分析：（1）由圖表分析，三次參加反應的物質質量相等，由此計算出第二次參加反應的物質質量，再由剩余固體的質量=總質量-參加反應的物質質量可計算出a的值；
（2）根據題意和圖表分析，可得到樣品中CaCO₃的質量，再根據CaCO₃中鈣元素、碳元素和氧元素的質量計算出它們各占的比值；
（3）由化學方程式可以計算出與100g稀鹽酸反應的碳酸鈣的質量、同時又能計算出生成的氯化鈣以及二氧化碳的質量；再根據質量守恒定律可以計算出反應后氯化鈣溶液的質量；最后根據稀釋前后溶質的質量不變即可計算需要向濾液中加入水的質量．

解答：解：（1）由圖象可知，第四次加入鹽酸后，才得到完全反應，故在反應過程中，第一次充分反應后剩余固體的質量為30g，說明只有35g-30g=5g樣品參與了反應，第三次充分反應后剩余固體的質量為20g，說明共有35g-20g=15g樣品參與了反應，故第二次充分反應時，也只有5g樣品參與了反應，故第2次加入鹽酸后，a=35g-5g×2=25g；
故答案為25．
（2）根據圖象分析，第4次加入鹽酸后，樣品中CaCO₃完全反應．
樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比：
 （20g×

40

100

）：（20g×

12

100

）：（20g×

48

100

+15g×

32

60

）=10：3：22
答：石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為10：3：22．
（3）由圖表可知，每消耗20g鹽酸，消耗5gCaCO₃，則100g鹽酸消耗25gCaCO₃．
設：100g鹽酸完全反應后，溶液中CaCl₂的質量為x，生成CO₂的質量為y．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100         111      44
25g          x        y

100

25g

=

111

x

，

100

25g

=

44

y

；
解得：x=27.75g；y=11g；
所得CaCl₂溶液的質量：25g+100g-11g=114g
設還需加入水的質量為z；
則

27.75g

114g+z

×100%=10%；
解得：z=163.5g；
答：還需向濾液中加水163.5g．

點評：本題要求學生了解完全反應和不完全反應的概念及特點，觀察圖表，分析數據，正確解答．在計算石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為時，一定注意氧元素不只碳酸鈣中有，二氧化硅中也有氧元素．