有一种石灰石样品的成分是CaCO3和SiO2.课外小组同学将100g盐酸分5次加入到35g石灰石样品中(已知SiO2不与盐酸反应,也不溶于水),得到如下部分数据和图象. 次数第1次第2次第3次加入盐酸的质量/g202020剩余固体的质量/g30a20请计算:
(1)第2次加入盐酸后,a为______g.
(2)石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为多少?(结果用最简整数比表示)
(3)求实验后的溶液中CaCl2的质量分数?
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解:(1)由图象可知,第四次加入盐酸后,才得到完全反应,故在反应过程中,第一次充分反应后剩余固体的质量为30g,说明只有35g-30g=5g样品参与了反应,第三次充分反应后剩余固体的质量为20g,说明共有35g-20g=15g样品参与了反应,故第二次充分反应时,也只有5g样品参与了反应,故第2次加入盐酸后,a为35g-5g×2=25g;
(2)根据图象分析,第4次加入盐酸后,样品中CaCO3完全反应.
样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比:
20g×=10:3:22
答:石灰石样品中钙元素、碳元素和氧元素的质量比为10:3:22.
(3)由题可知,样品中CaCO3质量为20g
设反应后溶液中CaCl2的质量为x,生成CO2的质量为y
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100??????? 111????? 44
20g??????? x???????? y
==
解之得x=22.2g,y=8.8g
反应后溶液中CaCl2的质量分数为×100%=×100%≈20%
答:实验后的溶液中CaCl2的质量分数为20%.
解析分析:(1)由图表分析,三次参加反应的物质质量相等,由此计算出第二次参加反应的物质质量,再由剩余固体的质量=总质量-参加反应的物质质量可计算出a的值;
(2)根据题意和图表分析,可得到样品中CaCO3的质量,再根据CaCO3中钙元素、碳元素和氧元素的质量计算出它们各占的比值;
(3)由化学方程式可得到各物质的质量比,列出比例式计算出所需数据,再根据溶质质量分数计算即可.
点评:本题要求学生了解完全反应和不完全反应的概念及特点,观察图表,分析数据,正确解答.