Question

2．某校科学兴趣小组同学发现，长期使用的热水壶底部会有一层水垢（假设水垢只有碳酸钙和氢氧化镁）．他们为了测定水垢中碳酸钙的含量，将足量质量分数为10%的盐酸加入到12.5g水垢中，产生CO₂气体的情况如图所示．
（1）从图中可以看出，12.5g水垢与盐酸反应后，最多可以生成二氧化碳3.3g．
（2）水垢中碳酸钙的质量分数是多少？
（3）与12.5g水垢完全反应，需要质量分数为10%的盐酸的质量是多少？（最后结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）从图中可以看出，表示生成气体的曲线在3.3处成了直线，说明反应已完全，不再有气体生成；
（2）根据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式和生成的气体的质量，即可求出水垢中碳酸钙的质量，然后根据质量分数公式计算即可；
（3）根据氢氧化镁与盐酸反应的化学方程式和氢氧化镁的质量，即可计算出与氢氧化镁反应的HCl的质量，然后根据溶质的质量分数公式计算即可．

解答 解：（1）从图中可以看出，表示生成气体的曲线在3.3处成了直线，说明反应已完全，不再有气体生成；
故答案为：3.3．
（2）设12.5g水垢中碳酸钙的质量为x，参与反应的HCl的质量为y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100        73                        44
x            y                         3.3g
$\frac{100}{x}=\frac{73}{y}=\frac{44}{3.3g}$    解之得：x=7.5g，y=5.475g，
水垢中碳酸钙的质量分数为：$\frac{7.5g}{12.5g}$×100%=60%．
答：水垢中碳酸钙的质量分数为60%．
（3）设与氢氧化镁反应的HCl的质量为z，
Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O
58                73
12.5g-7.5g      z
$\frac{58}{73}=\frac{12.5g-7.5g}{z}$    解之得：z=6.293g，
（5.475g+6.293g）÷10%≈117.7g．
故答案为：需要质量分数为10%的盐酸的质量是117.7g．

点评 解答此类题时首先明确发生的化学反应，再看曲线的三点：起点、折点和终点，曲线的折点即恰好完全反应，此时放出气体的质量即最大质量这是解答本题的突破口．本题主要考查学生利用化学方程式计算的能力．