Question

某兴趣小组的同学为测定某石灰石中碳酸钙（假设：石灰石中的杂质不与盐酸反应）的质量分数，称取一定质量的石灰石置于烧杯中，用某浓度的稀盐酸100g，分5次加入，每次充分反应后，取出固体，经过滤、洗涤、干燥等操作后称重，各次稀盐酸用量和剩余固体质量记录如下：

实验次数	稀盐酸的用量（g）	剩余固体的质量（g）
①	20	16.25
②	40	12.50
③	60	m
④	80	5.00
⑤	100	n

请细心观查表格和图象，回答下列问题：
（1）第______次石灰石中的碳酸钙与盐酸恰好反应完毕．
（2）表格中m=______g，n=______g．
（3）计算该石灰石样品中碳酸钙的质量分数．
（4）计算该石灰石样品完全反应生成二氧化碳的质量．

Answer 1

解：（1）因为从①②次反应数据可知，每次剩余固体减少的质量都是3.75g，即每反应盐酸的质量是20g时消耗的碳酸钙质量是3.75g，故m=12.5g-3.75g=8.75g，按照此反应的情况④中的固体是恰好完全反应．碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳．反应的化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）因为从①②次反应数据可知，每次剩余固体减少的质量都是3.75g，故m=12.5g-3.75g=8.75g．依据第四次反应恰好完成则可知n=5.0g；
（3）由图示可知，反应前石灰石的质量为20g，碳酸钙和盐酸充分反应后，剩余的固体物质的质量为5g，故碳酸钙的质量分数为：×100%=75%．
（4）设生成二氧化碳的质量为x，由于最后在20g固体中只有5g固体是不反应的，所以碳酸钙的质量为20g-5g．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
100 44
20g-5g x

解之得：x=6.6g
故答案为：（1）第4次；（2）8.75；5.00；（3）该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为75%．（4）计算该石灰石样品完全反应生成二氧化碳的质量为6.6g．
分析：（1）由图示可知，剩余固体的质量为5.0g时，已是完全反应．对照表格可知是第四次反应完毕；
（2）因为从①②次反应数据可知，每次剩余固体减少的质量都是3.75g，据此可以计算出第三次剩余固体的质量，依据第四次反应恰好完成则可知n的值；
（3）碳酸钙和盐酸充分反应后，剩余的固体物质就是杂质，根据“石灰石的质量-杂质质量=碳酸钙的质量”计算出碳酸钙的质量，然后根据质量分数公式计算出石灰石样品中碳酸钙的质量分数；
（5）根据碳酸钙和稀盐酸反应的化学方程式和参与反应的碳酸钙的质量，就可计算出生成的二氧化碳的质量．
点评：本题难度不是很大，主要考查了如何根据图象去分析数据及根据化学方程式的计算，培养学生分析数据的能力和解决问题的能力．