Question

9．明明同学在某矿业有限公司上采集了一块石灰石样品，该样品杂质只含二氧化硅（二氧化硅是一种既不溶于水也不与盐酸反应且耐高温的固体）．

（1）明明同学想利用碳酸钙与稀盐酸反应的原理来测定该样品中碳酸钙的质量分数．图甲给出了他可能用到的部分装置．他应该选择B．（选填“A”或“B”）
（2）选择正确装置后，他将样品粉碎，称出6g放入容器内（容器的质量为20g），然后再加入50g足量稀盐酸，让它们充分反应，直至不再产生气泡为止．测的反应所需时间（t）和容器及其所盛物质的总质量（m）的关系如图乙所示．
①将石灰石样品粉碎的主要目的是增大石灰石与盐酸的接触面积使碳酸钙更充分反应；加快反应速率．
②实验结束后，共放出多少二氧化碳？
③该石灰石样品中碳酸钙的质量分数是多少？（计算结果保留l位小数）

Answer 1

分析 （1）在常温下，用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．
（2）根据质量守恒定律分析样品质量，根据反应时间曲线可查出碳酸钙完全反应后放出气体二氧化碳的质量，利用生成二氧化碳的质量计算出所取样品中碳酸钙质量，碳酸钙质量与样品质量比即样品中碳酸的质量分数．

解答 解：（1）在常温下，用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热，故选B装置．故填B；
（2）①为避免样品中碳酸钙不能完成反应，可把样品粉碎，增大样品与盐酸的接触面积，此举还可以加快反应的速率；
故答案为：增大石灰石与盐酸的接触面积使碳酸钙更充分反应；加快反应速率．
②图中质量轴上每个小刻度表示0.2g，所以完全放出气体后剩余物质总质量为73.8g；
根据质量守恒定律，因此放出气体二氧化碳的质量=76g-73.8g=2.2g
故答案为：2.2g；
③设石灰石样品中碳酸钙的质量为x，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                       2.2g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{2.2g}$
解之得 x=5g
石灰石样品中碳酸钙的质量分数=$\frac{5g}{6g}$×100%=83.3%．
答：该石灰石样品中碳酸钙的质量分数是83.3%．

点评 准确判断图中刻度值是正确解决本题一个重要细节，是正确判断生成二氧化碳质量的关键．