Question

長久使用的熱水瓶底部有一層水垢．為了除去熱水瓶底部的水垢，研究性學習小組的同學進行了下列研究和實驗：
【查閱資料】水垢的主要成分是CaCO₃和Mg（OH）₂；Mg（OH）₂與鹽酸反應化學方程式為Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O．
【實驗】取50g水垢的樣品（雜質(zhì)不與鹽酸和水反應）放入燒杯中，加入足量的質(zhì)量分數(shù)為10%鹽酸，使樣品完全反應，并記錄反應過程中混合物質(zhì)量的變化．燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量（m）起始時為300g．實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

反應時間（min）	2	4	6	8	10	12	14	16
m（g）	294.5	290.0	286.0	286.0	283.0	282.4	282.4	282.4

【分析與研究】
（1）分析表中記錄的數(shù)據(jù)，你認為反應時間為

 

min時記錄的質(zhì)量數(shù)據(jù)是錯誤的．
（2）Mg（OH）₂中鎂、氧、氫三種元素的質(zhì)量比為

 

．
（3）反應后的混合物中含有CaCl₂和MgCl₂．9.5g MgCl₂含有的氯元素的質(zhì)量與

 

g HCl含有的氯元素的質(zhì)量相當．
（4）水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)是多少？

Answer 1

分析：（1）由于碳酸鈣與稀鹽酸反應能產(chǎn)生二氧化碳氣體并從燒杯中逸出，從而造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少，氫氧化鎂與稀鹽酸反應不產(chǎn)生氣體，不會造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少．只要有碳酸鈣和稀鹽酸存在并接觸，二者就會一直反應，直到其中一種物質(zhì)完全反應為止．由表中時間和質(zhì)量數(shù)據(jù)的變化情況，可以確定出錯誤的質(zhì)量數(shù)據(jù)．
（2）化學式中各元素的質(zhì)量比是元素的相對原子質(zhì)量與原子個數(shù)乘積之比．
（3）物質(zhì)中元素的質(zhì)量等于物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)中該元素的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)這一計算關(guān)系可以計算出HCl的質(zhì)量．
（4）燒杯及樣品和稀鹽酸減少的總質(zhì)量就是生成二氧化碳的質(zhì)量，這一質(zhì)量可以通過表中數(shù)據(jù)計算出來，通過這一質(zhì)量，再根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應的化學方程式就能計算出水垢中碳酸鈣的質(zhì)量，最后計算出碳酸鈣與水垢質(zhì)量的百分比，即為水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）碳酸鈣與稀鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳氣體從燒杯中逸出，從而造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少，氫氧化鎂與稀鹽酸反應不產(chǎn)生氣體，不會造成燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量減少．由表中數(shù)據(jù)可知：8min時和6min時燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量相等，均為286.0g，比10min時的質(zhì)量283.0g大，說明8～10min時碳酸鈣與稀鹽酸的反應仍在進行；而8min與6min時燒杯及樣品和稀鹽酸的質(zhì)量相等，說明6～8min時碳酸鈣與稀鹽酸的反應已經(jīng)完成．這顯然這是不可能的，不可能前邊反應完成，后邊反應又會進行．只能說明8min時記錄的數(shù)據(jù)是錯誤的．
（2）氫氧化鎂中鎂、氧、氫三元素的質(zhì)量比為24：（16×2）：（1×2）=12：16：1
（3）HCl的質(zhì)量為9.5g×

35.5×2

95

÷

35.5

36.5

=7.3g
（4）設(shè)50g水垢中含CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100-------------------44
x--------------------17.6g

100

44

=

x

17.6g

，
x=40g
水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為

40g

50g

×100%=80%
答：水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為80%．
故答案為：（1）8；（2）12：16：1；（3）7.3；（4）水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為80%．

點評：本題主要考查化學反應的連續(xù)性、有關(guān)化學式的計算、質(zhì)量分數(shù)的計算和有關(guān)化學方程式的計算．
只要反應物能夠接觸，反應就會一直進行下去，不會停止，直到一種物質(zhì)或全部反應物完全反應時為止，中間不會間斷．
進行元素質(zhì)量比的計算時，相對原子質(zhì)量與原子個數(shù)必須要對應、并相乘、再相比．