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13. (18 分)[2024 烟台]化学兴趣小组欲测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数。先将 10 g 样品放入质量为 50 g 的锥形瓶中，再逐滴加入稀盐酸充分反应。反应过程中测得滴加稀盐酸的总质量与充分反应后锥形瓶及瓶内剩余物质总质量的数据如表所示(该石灰石中杂质不溶解于水，也不与酸反应)。回答下列问题：
(1) 10 g 该石灰石样品与稀盐酸恰好完全反应时，消耗的稀盐酸的总质量是
(2) 该样品中碳酸钙的质量分数为多少？(写出计算过程)
(3) 这种测定方法产生误差的原因可能是
(1) 10 g 该石灰石样品与稀盐酸恰好完全反应时，消耗的稀盐酸的总质量是
30.00
g，产生二氧化碳的总质量是2.64
g。(2) 该样品中碳酸钙的质量分数为多少？(写出计算过程)
(3) 这种测定方法产生误差的原因可能是
稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大(或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理答案均可)
(写一条即可)。答案
13.（1）30.00 2.64
（2）解：设该样品中碳酸钙的质量分数为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
10 g×x 2.64 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10\ \mathrm{g}× x}{2.64\ \mathrm{g}}\ \ \ x=60\%$
答：该样品中碳酸钙的质量分数为60%。
（3）稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大(或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理答案均可)
〔解析〕（1）根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，由表中数据可知，产生二氧化碳的总质量为60.00 g+35.00 g-92.36 g=2.64 g；加入10.00 g稀盐酸完全反应，生成二氧化碳的质量为60.00 g+10.00 g-69.12 g=0.88 g，所以10 g该石灰石样品与稀盐酸恰好完全反应时，消耗的稀盐酸的总质量为$10.00\ \mathrm{g}×\dfrac{2.64\ \mathrm{g}}{0.88\ \mathrm{g}}=30.00\ \mathrm{g}$。
（2）解：设该样品中碳酸钙的质量分数为x。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
10 g×x 2.64 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10\ \mathrm{g}× x}{2.64\ \mathrm{g}}\ \ \ x=60\%$
答：该样品中碳酸钙的质量分数为60%。
（3）稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大(或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理答案均可)
〔解析〕（1）根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，由表中数据可知，产生二氧化碳的总质量为60.00 g+35.00 g-92.36 g=2.64 g；加入10.00 g稀盐酸完全反应，生成二氧化碳的质量为60.00 g+10.00 g-69.12 g=0.88 g，所以10 g该石灰石样品与稀盐酸恰好完全反应时，消耗的稀盐酸的总质量为$10.00\ \mathrm{g}×\dfrac{2.64\ \mathrm{g}}{0.88\ \mathrm{g}}=30.00\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
首先我们利用质量守恒定律，反应前后体系总质量的差值就是生成逸出的二氧化碳的质量。第一步先分析表格数据：初始状态锥形瓶加样品总质量是60.00g，第一次加入10g稀盐酸后，理论总质量为60g+10g=70g，实际剩余总质量69.12g，说明这10g稀盐酸完全反应，生成的CO₂质量为70g-69.12g=0.88g，即每10g该稀盐酸完全反应可生成0.88g CO₂。接着看加入35g稀盐酸时，总质量理论值为60g+35g=95g，实际剩余92.36g，总质量差为95g-92.36g=2.64g，若35g稀盐酸完全反应应生成CO₂质量为0.88g×3.5=3.08g，大于2.64g，说明此时碳酸钙已经完全反应，生成CO₂的总质量就是2.64g。再根据生成2.64g CO₂，对应消耗的稀盐酸质量为10g×(2.64g/0.88g)=30g，也就是恰好完全反应时消耗稀盐酸总质量为30g。第二问利用碳酸钙和盐酸反应的化学方程式，代入CO₂的质量即可算出碳酸钙的质量，进而得到样品中碳酸钙的质量分数。第三问从实验过程中气体的损耗、反应物挥发等角度分析误差来源即可。
【解析】
(1) 根据质量守恒，反应生成的CO₂会逸出体系，导致总质量减小：
① 加入10g稀盐酸时，生成CO₂质量=60.00g+10g-69.12g=0.88g，说明每10g该稀盐酸完全反应生成0.88g CO₂；
② 加入35g稀盐酸时，总质量差=60.00g+35g-92.36g=2.64g，此时碳酸钙已完全反应，因此生成CO₂的总质量为2.64g；
③ 恰好完全反应时消耗的稀盐酸总质量=10g × (2.64g / 0.88g) = 30.00g。
(2) 解：设该样品中碳酸钙的质量分数为x。
反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
可得比例关系：
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10\ \mathrm{g}× x}{2.64\ \mathrm{g}}$
解得$x=60\%$
答：该样品中碳酸钙的质量分数为60%。
(3) 该方法通过测定反应前后总质量差得到CO₂质量，误差的可能来源有：稀盐酸中氯化氢挥发导致测得的质量差偏大，或者部分二氧化碳溶解在反应后的溶液中，或者装置内残留的CO₂没有完全逸出等，合理即可。
【答案】
(1) 30.00；2.64
(2) 60%
(3) 稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大(或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理答案均可)
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式计算，实验误差分析
【点评】
本题属于化学定量测定类的常规考题，核心考点是结合表格数据分析反应进程，通过分段计算质量差判断反应物是否过量，对学生的数据处理能力有一定要求，方程式计算部分难度较低，整体侧重考察学生对实验数据的逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6
首先我们利用质量守恒定律，反应前后体系总质量的差值就是生成逸出的二氧化碳的质量。第一步先分析表格数据：初始状态锥形瓶加样品总质量是60.00g，第一次加入10g稀盐酸后，理论总质量为60g+10g=70g，实际剩余总质量69.12g，说明这10g稀盐酸完全反应，生成的CO₂质量为70g-69.12g=0.88g，即每10g该稀盐酸完全反应可生成0.88g CO₂。接着看加入35g稀盐酸时，总质量理论值为60g+35g=95g，实际剩余92.36g，总质量差为95g-92.36g=2.64g，若35g稀盐酸完全反应应生成CO₂质量为0.88g×3.5=3.08g，大于2.64g，说明此时碳酸钙已经完全反应，生成CO₂的总质量就是2.64g。再根据生成2.64g CO₂，对应消耗的稀盐酸质量为10g×(2.64g/0.88g)=30g，也就是恰好完全反应时消耗稀盐酸总质量为30g。第二问利用碳酸钙和盐酸反应的化学方程式，代入CO₂的质量即可算出碳酸钙的质量，进而得到样品中碳酸钙的质量分数。第三问从实验过程中气体的损耗、反应物挥发等角度分析误差来源即可。
【解析】
(1) 根据质量守恒，反应生成的CO₂会逸出体系，导致总质量减小：
① 加入10g稀盐酸时，生成CO₂质量=60.00g+10g-69.12g=0.88g，说明每10g该稀盐酸完全反应生成0.88g CO₂；
② 加入35g稀盐酸时，总质量差=60.00g+35g-92.36g=2.64g，此时碳酸钙已完全反应，因此生成CO₂的总质量为2.64g；
③ 恰好完全反应时消耗的稀盐酸总质量=10g × (2.64g / 0.88g) = 30.00g。
(2) 解：设该样品中碳酸钙的质量分数为x。
反应的化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
可得比例关系：
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{10\ \mathrm{g}× x}{2.64\ \mathrm{g}}$
解得$x=60\%$
答：该样品中碳酸钙的质量分数为60%。
(3) 该方法通过测定反应前后总质量差得到CO₂质量，误差的可能来源有：稀盐酸中氯化氢挥发导致测得的质量差偏大，或者部分二氧化碳溶解在反应后的溶液中，或者装置内残留的CO₂没有完全逸出等，合理即可。
【答案】
(1) 30.00；2.64
(2) 60%
(3) 稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大(或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理答案均可)
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式计算，实验误差分析
【点评】
本题属于化学定量测定类的常规考题，核心考点是结合表格数据分析反应进程，通过分段计算质量差判断反应物是否过量，对学生的数据处理能力有一定要求，方程式计算部分难度较低，整体侧重考察学生对实验数据的逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6
