Question

某校化學興趣小組同學發現，長期使用的熱水壺底部有一層水垢，水垢的主要成分是碳酸鈣和氫氧化鎂．他們為了測定水垢中碳酸鈣的含量，將足量質量分數為10%的鹽酸加入到10g水垢中，產生CO₂氣體的情況如圖所示．
（1）水垢中碳酸鈣的質量分數是多少？
（2）假設水垢中除碳酸鈣和氫氧化鎂外，不含有其它雜質，溶解10g水垢，至少需要質量分數為10%的鹽酸的質量是

 

（最后結果保留一位小數）．

Answer 1

分析：（1）根據產生CO₂氣體的情況圖，可得知碳酸鈣完全反應時放出二氧化碳3.3g；由放出二氧化碳的質量，根據碳酸鈣與鹽酸反應的化學方程式，計算出水垢樣品中碳酸鈣的質量，從而計算碳酸鈣與水垢樣品的質量比即水垢中碳酸鈣的質量分數；
（2）分別計算水垢中碳酸鈣與氫氧化鎂完全反應所消耗HCl的質量，利用溶液中溶質質量分數計算公式，由溶質質量及溶液的溶質質量分數計算溶液的質量．

解答：解：（1）根據產生CO₂氣體的情況圖，可得知碳酸鈣完全反應時放出二氧化碳3.3g；設水垢中碳酸鈣的質量為x，消耗HCl的質量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100    73             44
x      y              3.3g

100

x

=

44

3.3g

  x=7.5g

73

y

=

44

3.3g

  y=5.475g
水垢中碳酸鈣的質量分數=

7.5g

10g

×100%=75%
答：水垢中碳酸鈣的質量分數是75%；
（2）設氫氧化鎂完全反應消耗HCl的質量為z
2HCl+Mg（OH）₂═MgCl₂+2H₂O
 73     58
 z   10g-7.5g=2.5g

73

z

=

58

2.5g

  z≈3.147g
至少需要質量分數為10%的鹽酸的質量=

5.475g+3.147g

10%

=86.2g
故答案為：86.2g．

點評：表示變化的曲線的折點表明，此時水垢中碳酸鈣完全反應放出二氧化碳達最大值．