4. 某同学为了测定石灰石矿石中碳酸钙的质量分数，他将盛有21 g石灰石样品的烧杯放在电子台秤上，然后将100 g稀盐酸均分为5份，分次加入烧杯中充分反应，每次记录称量烧杯内物质总质量减少的数据，见下表。(反应的化学方程式为$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$)
| 次数 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 |
|--------------------|-------|-------|-------|-------|-------|
| 稀盐酸/g | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 烧杯内物质总质量减少/g | 2 | 2 | 2 | $m$ | 0.8 |
请计算：
(1)$m=$ g。
(2)石灰石样品中碳酸钙的质量分数。(精确到0.1%)
方法指导
(1)分析第一次加入试剂反应产生气体或沉淀的质量 然后依次分析后面每次加入试剂

4. (1) 2
(2)解：产生二氧化碳的总质量为
$2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+0.8\ \mathrm{g}=8.8\ \mathrm{g}$；
设石灰石样品中碳酸钙的质量为 $x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
$100\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 44$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 8.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}\quad x=\dfrac{100×8.8\ \mathrm{g}}{44}=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为
$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{21\ \mathrm{g}}×100\%\approx95.2\%$。
答：石灰石样品中碳酸钙的质量分数为 95.2%。

【分析】首先根据质量守恒，烧杯内物质总质量减少的量是反应生成CO₂的质量。前3次每次加入20g稀盐酸，总质量均减少2g，说明每20g稀盐酸完全反应时生成2g CO₂；第5次加入20g稀盐酸仅减少0.8g，说明第4次加入稀盐酸时碳酸钙已完全反应，因此第4次生成CO₂的质量与前3次相同，即m=2。再利用总CO₂的质量，结合化学方程式计算碳酸钙的质量，进而求出石灰石中碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 由反应规律可知，前3次每20g稀盐酸对应生成2g CO₂，第5次仅生成0.8g CO₂，说明第4次碳酸钙未完全反应，生成CO₂质量仍为2g，故m=2。
(2) 生成CO₂的总质量为：$2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}+0.8\ \mathrm{g}=8.8\ \mathrm{g}$。
设石灰石样品中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
$100\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 44$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 8.8\ \mathrm{g}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{8.8\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\dfrac{100×8.8\ \mathrm{g}}{44}=20\ \mathrm{g}$
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{20\ \mathrm{g}}{21\ \mathrm{g}}×100\%≈95.2\%$
【答案】
(1) 2；(2) 95.2%
【知识点】
根据化学方程式计算，质量守恒定律，含杂质物质计算
【点评】
本题通过实验数据的分析判断反应的完全程度，结合化学方程式进行计算，考查学生的数据分析能力和化学计算的基本技能，是化学计算的典型基础题型。
【难度系数】
0.6