Question

為探究某種鉀肥（成分為硫酸鉀、碳酸鉀和少量不含鉀元素的難溶物質）中鉀元素的質量分數，某實驗小組進行了如下實驗：
步驟一：取10g該鉀肥樣品加入適量水充分溶解后，過濾出雜質得到濾液．
步驟二：將溶質質量分數為20%，密度為1.14g/cm³ 硫酸溶液逐滴加入到濾液中，至不再有氣泡產生時，測得消耗硫酸溶液的體積為21.5mL．
步驟三：將反應后的溶液蒸干，稱量所得白色固體的質量為11.2g．
請你根據所得實驗數據（整個過程中的損失忽略不計）計算：
（1）該鉀肥中含有碳酸鉀的質量為______．
（2）該鉀肥中鉀元素的質量分數是多少？

Answer 1

解：（1）解：碳酸鉀所消耗的硫酸溶液中溶質的質量是：21.5mL×1.14g/cm³×20%=4.9g
設樣品中含有碳酸鉀的質量為x
K₂CO₃+H₂SO₄=K₂SO₄+H₂O+CO₂↑
138 98
x 4.9g
=
x=6.9g
（2）樣品中鉀元素的質量：11.2××100%═5.02g
樣品中鉀元素的質量分數：×100%═50.2%
答：樣品中的碳酸鉀質量是6.9克，樣品中鉀元素的質量分數為50.2%．
分析：此題是通過實驗的方式進行計算，通過方程式的基本計算可求出碳酸鉀的質量，混合液中加入硫酸，混合物中的碳酸鉀會和硫酸反應轉化成硫酸鉀，蒸干后的固體即為硫酸鉀，根據反應前后元素的質量守恒，所以鉀肥中鉀元素的質量分數就是硫酸鉀中鉀元素的質量在10克樣品中的質量分數．
點評：本題通過實驗探究的方法求混合物中鉀元素的質量分數并結合化學方程式的有關計算，既訓練了學生的分析計算能力又提高了學生的實驗設計能力，設計的不錯．