四、分析与计算题(7分)
20 小英同学为了测定某地区石灰石样品中碳酸钙的质量分数，取该样品15 g，将75 mL稀盐酸分三次加入石灰石样品中(杂质与稀盐酸不反应)，每次充分反应后测出生成气体的质量，实验数据如表所示：
(1) $m$ 的值是
2.2
。
(2) 求该样品中碳酸钙的质量分数。(写出计算过程，结果精确到0.1%)
答案：20.(1)2.2
(2)解:共产生$\ce{CO_{2}}$的质量为$2.2\ \mathrm{g}+2.2\ \mathrm{g}+1.1\ \mathrm{g}=5.5\ \mathrm{g}$。设15 g该样品中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
100 44
$x$ 5.5 g
$\frac{100}{44}=\frac{x}{5.5\ \mathrm{g}}$ $x=12.5\ \mathrm{g}$
该样品中$\ce{CaCO_{3}}$的质量分数为$\frac{12.5\ \mathrm{g}}{15\ \mathrm{g}}×100\%≈83.3\%$。
答:该样品中碳酸钙的质量分数约为83.3%。
解析：
【分析】
要解决这道题，需先分析实验数据的规律：第一次加入25mL稀盐酸生成2.2g二氧化碳，第三次加入25mL稀盐酸仅生成1.1g二氧化碳，说明第三次实验中稀盐酸过量，碳酸钙已完全反应，因此第二次加入25mL稀盐酸时，稀盐酸仍不足，生成二氧化碳的质量应与第一次相等，由此确定m的值；再根据总生成二氧化碳的质量，结合化学方程式计算碳酸钙的质量，进而求出样品中碳酸钙的质量分数。
【解析】
(1) 分析实验数据：第一次加25mL稀盐酸生成2.2g $\ce{CO_{2}}$，第三次加25mL稀盐酸仅生成1.1g $\ce{CO_{2}}$，说明第三次碳酸钙已完全反应，稀盐酸过量，因此第二次加入25mL稀盐酸时，稀盐酸不足，生成$\ce{CO_{2}}$的质量与第一次相等，故$m=2.2$。
(2) 计算样品中碳酸钙的质量分数：
生成$\ce{CO_{2}}$的总质量为$2.2\ \mathrm{g}+2.2\ \mathrm{g}+1.1\ \mathrm{g}=5.5\ \mathrm{g}$。
设15g样品中$\ce{CaCO_{3}}$的质量为$x$，根据化学方程式：
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
各物质的质量关系：$\frac{100}{44}=\frac{x}{5.5\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\frac{100×5.5\ \mathrm{g}}{44}=12.5\ \mathrm{g}$
样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{12.5\ \mathrm{g}}{15\ \mathrm{g}}×100\%≈83.3\%$
【答案】
(1) 2.2；(2) 83.3%
【知识点】
根据化学方程式计算、质量分数计算、实验数据分析
【点评】
本题结合实验数据考查化学计算，核心是通过分析气体质量变化判断反应的过量情况，确定总生成气体的质量，再利用化学方程式求解，属于基础计算题型，注重对实验数据的分析能力。
【难度系数】
0.6
