Question

現(xiàn)有含CaO雜質(zhì)的CaC₂試樣．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用以下三種方案測(cè)定CaC₂試樣的純度．請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br/>（1）第一種方案：請(qǐng)從下圖中選用適當(dāng)?shù)难b置，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定CaC₂試樣的純度．所選用裝置的連接順序應(yīng)是（填各接口的字母）：______．

	讀數(shù)次數(shù)	質(zhì)量/g
錐形瓶+水+試樣	第1次	196.30
	第2次	196.15
	第3次	196.05
	第4次	196.00
	第5次	196.00

（2）第二種方案：根據(jù)試樣和水在錐形瓶中反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，測(cè)定CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．先稱取試樣1.50g、錐形瓶和水的質(zhì)量為195.00g，再將試樣加入錐形瓶中，反應(yīng)過(guò)程中每隔相同時(shí)間測(cè)得的數(shù)據(jù)如右表：
計(jì)算CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，必需用的數(shù)據(jù)是______．不必作第6次讀數(shù)的原因是______．此試樣中CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．
（3）第三種方案：稱取一定質(zhì)量的試樣（1.60g），操作流程如下：

①操作Ⅱ的名稱是______．
②還需直接測(cè)定的物理量是______．
③在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，則CaC₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
④請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)方案的2個(gè)不足之處______
⑤請(qǐng)改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，至少解決其中1個(gè)不足之處______．

Answer 1

解：（1）乙炔氣體難溶于水可以用排水量氣方法測(cè)定氣體體積，裝置的連接順序是E、C、D、B；
故答案為：裝置的連接順序是E、C、D、B．
（2）在錐形瓶中生成乙炔，氣體逸出，剩余物質(zhì)的質(zhì)量減小，所以根據(jù)稱量反應(yīng)前后錐形瓶和物質(zhì)的質(zhì)量變化，得到生成氣體的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算乙炔的質(zhì)量，得到樣品的純度，所以需要稱量反應(yīng)前錐形瓶和水的質(zhì)量、樣品質(zhì)量、反應(yīng)后錐形瓶加水加式樣的質(zhì)量，第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全，說(shuō)明反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束，
錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，生成C₂H₂的質(zhì)量為（195+1.5）g-196g=0.5g，令CaC₂質(zhì)量為m，則：
CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑
64g 26g
m 0.5g
所以m==g，CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=82%．
故答案為：試樣質(zhì)量、錐形瓶和水的質(zhì)量、第4、5次讀數(shù)；第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全；82%
（3）①加入鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q量氯化鈣的質(zhì)量，應(yīng)將溶液蒸發(fā)，所用儀器為蒸發(fā)皿，并用玻璃棒攪拌，加熱后所得固體放在干燥器中冷卻后稱量；
故答案為：蒸發(fā)；
②加入鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q量氯化鈣的質(zhì)量，需要直接測(cè)定CaCl₂質(zhì)量；
故答案為：CaCl₂質(zhì)量．
③在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的氯化鈣的質(zhì)量偏小，令原樣品中的氧化鈣物質(zhì)的量為X，碳化鈣物質(zhì)的量為Y，未損耗時(shí)稱量的氯化鈣質(zhì)量為Z，則得到：56X+64Y=1.6；X+Y=Z/111，整理的Y=0.2-，所以稱量的氯化鈣損耗越多，計(jì)算得到的碳化鈣的質(zhì)量越大，所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，損耗氯化鈣，Z減少，Y增大，CaC₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，所以測(cè)量結(jié)果偏大；
故答案為：偏大．
④該實(shí)驗(yàn)方案的不足之處：由于CaCl₂具有很強(qiáng)的吸水性，稱量的不一定是無(wú)水CaCl₂的質(zhì)量；CaO和CaC₂的摩爾質(zhì)量接近，實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)很大．
故答案為：由于CaCl₂具有很強(qiáng)的吸水性，稱量的不一定是無(wú)水CaCl₂的質(zhì)量；CaO和CaC₂的摩爾質(zhì)量接近，實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)很大．
⑤由于CaCl₂具有很強(qiáng)的吸水性，稱量的不一定是無(wú)水CaCl₂的質(zhì)量，可以將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，過(guò)濾后稱其質(zhì)量．
故答案為：可以將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，過(guò)濾后稱其質(zhì)量．
分析：（1）乙炔氣體難溶于水可以用排水量氣方法測(cè)定氣體體積；
（2）在錐形瓶中生成乙炔，氣體逸出，剩余物質(zhì)的質(zhì)量減小，所以根據(jù)稱量反應(yīng)前后錐形瓶和物質(zhì)的質(zhì)量變化，得到生成氣體的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算乙炔的質(zhì)量，得到樣品的純度，所以需要稱量反應(yīng)前錐形瓶和水的質(zhì)量、樣品質(zhì)量、反應(yīng)后錐形瓶加水加式樣的質(zhì)量；
第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全，說(shuō)明反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束；
錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，錐形瓶+水+試樣總質(zhì)量減少為生成C₂H₂的質(zhì)量，根據(jù)方程式計(jì)算樣品中CaC₂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）①根據(jù)反應(yīng)過(guò)程和生成產(chǎn)物的性質(zhì)分析判斷，通過(guò)蒸發(fā)溶液得到固體，進(jìn)行質(zhì)量稱量；
②加入鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q量氯化鈣的質(zhì)量，應(yīng)將溶液蒸發(fā)，并放在干燥器中冷卻后稱量固體質(zhì)量；
③在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的氯化鈣的質(zhì)量偏小，令原樣品中的氧化鈣物質(zhì)的量為X，碳化鈣物質(zhì)的量為Y，未損耗時(shí)稱量的氯化鈣質(zhì)量為Z，則得到：56X+64Y=1.6；X+Y=Z/111；整理判斷．
④由于CaCl₂具有很強(qiáng)的吸水性，稱量的不一定是無(wú)水CaCl₂的質(zhì)量；CaO和CaC₂的摩爾質(zhì)量接近，實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)很大
⑤由于CaCl₂具有很強(qiáng)的吸水性，稱量的不一定是無(wú)水CaCl₂的質(zhì)量，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，過(guò)濾后稱其質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)的實(shí)驗(yàn)方案原理的理解與評(píng)價(jià)、物質(zhì)組成含量的測(cè)定、化學(xué)計(jì)算等，題目難度較大，理清實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力想考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)．