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四、计算题
12.碳酸钾($\mathrm{K}_2\mathrm{CO}_3$)俗称钾碱，主要用于印染、玻璃等领域。为测定某钾碱样品中碳酸钾的质量分数，化学小组将7 g钾碱样品加入烧杯中，再加入50 g足量的稀硫酸，测得反应后烧杯中物质的总质量为54.8 g。(杂质不参加反应)
(1)碳酸钾在农业上可用作(填“氮”“磷”或“钾”)肥。
(2)反应过程中生成气体的质量为g。
(3)计算该钾碱样品中碳酸钾的质量分数。(写出计算过程，结果精确到0.1%)
(4)该实验所用稀硫酸中溶质的质量分数(填“≥”或“≤”)9.8%。
12.碳酸钾($\mathrm{K}_2\mathrm{CO}_3$)俗称钾碱，主要用于印染、玻璃等领域。为测定某钾碱样品中碳酸钾的质量分数，化学小组将7 g钾碱样品加入烧杯中，再加入50 g足量的稀硫酸，测得反应后烧杯中物质的总质量为54.8 g。(杂质不参加反应)
(1)碳酸钾在农业上可用作(填“氮”“磷”或“钾”)肥。
(2)反应过程中生成气体的质量为g。
(3)计算该钾碱样品中碳酸钾的质量分数。(写出计算过程，结果精确到0.1%)
(4)该实验所用稀硫酸中溶质的质量分数(填“≥”或“≤”)9.8%。
答案
解：
(1) 钾
(2) 2.2
(3) 设该钾碱样品中碳酸钾的质量为x。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
$138\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2.2\ \mathrm{g}$
$\frac{138}{44}=\frac{x}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得$x=6.9\ \mathrm{g}$
该钾碱样品中碳酸钾的质量分数为：$\frac{6.9\ \mathrm{g}}{7\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 98.6\%$
答：该钾碱样品中碳酸钾的质量分数约为98.6%。
(4) $≥$
(1) 钾
(2) 2.2
(3) 设该钾碱样品中碳酸钾的质量为x。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
$138\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2.2\ \mathrm{g}$
$\frac{138}{44}=\frac{x}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得$x=6.9\ \mathrm{g}$
该钾碱样品中碳酸钾的质量分数为：$\frac{6.9\ \mathrm{g}}{7\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 98.6\%$
答：该钾碱样品中碳酸钾的质量分数约为98.6%。
(4) $≥$
解析
【分析】
本题分为四个小问，需依次解决：
1. 第(1)问考查化肥分类，根据碳酸钾含有的营养元素判断；
2. 第(2)问利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成二氧化碳的质量；
3. 第(3)问需根据化学方程式，由二氧化碳质量计算碳酸钾质量，再求其在样品中的质量分数；
4. 第(4)问先根据化学方程式计算恰好反应时稀硫酸的溶质质量分数，因稀硫酸足量，故实际溶质质量分数需≥该值。
【解析】
(1) 碳酸钾（$\mathrm{K_2CO_3}$）中含有植物所需的钾元素，因此在农业上可用作钾肥。
(2) 根据质量守恒定律，反应生成二氧化碳的质量 = 反应前总质量 - 反应后总质量 = $7\ \mathrm{g} + 50\ \mathrm{g} - 54.8\ \mathrm{g} = 2.2\ \mathrm{g}$。
(3) 设该钾碱样品中碳酸钾的质量为$x$。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
相对分子质量：$\ce{K_{2}CO_{3}}$为$138$，$\ce{CO_{2}}$为$44$，则：
$\frac{138}{44} = \frac{x}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 6.9\ \mathrm{g}$
该钾碱样品中碳酸钾的质量分数为：$\frac{6.9\ \mathrm{g}}{7\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 98.6\%$
(4) 设恰好反应时消耗$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$y$。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
相对分子质量：$\ce{H_{2}SO_{4}}$为$98$，$\ce{CO_{2}}$为$44$，则：
$\frac{98}{44} = \frac{y}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得：$y = 4.9\ \mathrm{g}$
恰好反应时稀硫酸的溶质质量分数为：$\frac{4.9\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}} × 100\% = 9.8\%$，因稀硫酸足量，故所用稀硫酸溶质质量分数$≥ 9.8\%$。
【答案】
(1) 钾；(2) $2.2$；(3) $98.6\%$；(4) $≥$
【知识点】
化肥分类、质量守恒定律、化学方程式计算
【点评】
本题结合化肥知识与化学计算，重点考查质量守恒定律的应用及根据化学方程式的计算，需学生掌握基本概念和计算步骤，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
本题分为四个小问，需依次解决：
1. 第(1)问考查化肥分类，根据碳酸钾含有的营养元素判断；
2. 第(2)问利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成二氧化碳的质量；
3. 第(3)问需根据化学方程式，由二氧化碳质量计算碳酸钾质量，再求其在样品中的质量分数；
4. 第(4)问先根据化学方程式计算恰好反应时稀硫酸的溶质质量分数，因稀硫酸足量，故实际溶质质量分数需≥该值。
【解析】
(1) 碳酸钾（$\mathrm{K_2CO_3}$）中含有植物所需的钾元素，因此在农业上可用作钾肥。
(2) 根据质量守恒定律，反应生成二氧化碳的质量 = 反应前总质量 - 反应后总质量 = $7\ \mathrm{g} + 50\ \mathrm{g} - 54.8\ \mathrm{g} = 2.2\ \mathrm{g}$。
(3) 设该钾碱样品中碳酸钾的质量为$x$。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
相对分子质量：$\ce{K_{2}CO_{3}}$为$138$，$\ce{CO_{2}}$为$44$，则：
$\frac{138}{44} = \frac{x}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 6.9\ \mathrm{g}$
该钾碱样品中碳酸钾的质量分数为：$\frac{6.9\ \mathrm{g}}{7\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 98.6\%$
(4) 设恰好反应时消耗$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$y$。
$\ce{K_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} = K_{2}SO_{4} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
相对分子质量：$\ce{H_{2}SO_{4}}$为$98$，$\ce{CO_{2}}$为$44$，则：
$\frac{98}{44} = \frac{y}{2.2\ \mathrm{g}}$
解得：$y = 4.9\ \mathrm{g}$
恰好反应时稀硫酸的溶质质量分数为：$\frac{4.9\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}} × 100\% = 9.8\%$，因稀硫酸足量，故所用稀硫酸溶质质量分数$≥ 9.8\%$。
【答案】
(1) 钾；(2) $2.2$；(3) $98.6\%$；(4) $≥$
【知识点】
化肥分类、质量守恒定律、化学方程式计算
【点评】
本题结合化肥知识与化学计算，重点考查质量守恒定律的应用及根据化学方程式的计算，需学生掌握基本概念和计算步骤，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
