Question

為測定碳酸鈣純度（設(shè)含雜質(zhì)SiO₂），學(xué)生設(shè)計了如下幾個實驗方案，請回答每個方案中的問題．
[方案Ⅰ]（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；
（2）用c mol/L 鹽酸V mL（過量）溶解樣品；
（3）取溶解后的溶液

V

10

mL，用c′mol/L NaOH溶液滴定，恰好用去V′mL．
問題1：列出本實驗中所用到的儀器名稱（除鐵架臺及附件、燒杯之外）

 

；
問題2：加鹽酸后是否需要濾出SiO₂后再用NaOH滴定

 

（填選項編號）；
A．需要               B．不需要             C．均可
問題3：碳酸鈣純度計算公式

 

．
[方案Ⅱ]（1）稱取碳酸鈣樣品 m g；
（2）加入足量c mol/L鹽酸V mL使之完全溶解；
（3）過濾并取濾液；
（4）在濾液中加入過量c′mol/L Na₂CO₃溶液V′mL；
（5）將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為m₁g．
問題1：此方案中不需要的數(shù)據(jù)是

 

（填選項編號）；
A．c、V        B．c′、V′C．m₁       D． m
問題2：為減少實驗誤差，必要的操作是

 

（填選項編號）；
A．精確測定Na₂CO₃溶液體積V′mL
B．精確配制濃度c′mol/LNa₂CO₃溶液
C．將步驟（3）所得沉淀洗滌，洗滌液應(yīng)并入（4）中
D．將步驟（3）所得沉淀洗滌、干燥、稱量其質(zhì)量m₂ g備用
問題3：步驟（5）中要將沉淀進(jìn)行洗滌，如果未經(jīng)洗滌，則測定的碳酸鈣純度將

 

（偏高、偏低、無影響）．
上述兩個方案中，較好的方案是

 

，另一方案的缺點是

 

．

Answer 1

分析：[方案Ⅰ]問題1：依據(jù)實驗步驟分析所需儀器，需要取用固體試劑，天平稱量，溶解后剩余鹽酸用氫氧化鈉溶液滴定需要滴定管，錐形瓶等；
問題2：酸堿中和反應(yīng)滴定終點為中性，不會溶解二氧化硅，二氧化硅也不與鹽酸反應(yīng)，過濾會引起鹽酸損失影響滴定結(jié)果；
問題3：根據(jù)酸堿中和滴定中氫氧化鈉消耗的氯化氫計算出碳酸鈣反應(yīng)消耗的氯化氫，再根據(jù)碳酸鈣與氯化氫反應(yīng)的關(guān)系式計算出碳酸鈣的物質(zhì)的量、質(zhì)量及樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
[方案Ⅱ]問題1：加入過量鹽酸，碳酸鈣全部溶解為氯化鈣溶液，加入過量碳酸鈉會沉淀鈣離子為碳酸鈣沉淀，所以最后洗滌干燥得到的沉淀質(zhì)量即為樣品中碳酸鈣質(zhì)量，計算得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
問題2：減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉(zhuǎn)移后沉淀出；
問題3：沉淀表面會沾有雜質(zhì)，沉淀不洗滌，稱量得到沉淀質(zhì)量增大，含量偏高；分析判斷可知方案Ⅰ測定結(jié)果更準(zhǔn)確；方案Ⅱ稱量操作復(fù)雜，易造成誤差．

解答：解：方案Ⅰ問題1：依據(jù)實驗步驟分析所需儀器，需要取用固體試劑，天平稱量，溶解后剩余鹽酸用氫氧化鈉溶液滴定需要滴定管、錐形瓶等，所以使用的儀器為：酸式滴定管（或移液管）、堿式滴定管、錐形瓶、托盤天平、藥匙，
故答案為：酸式滴定管（或移液管）、堿式滴定管、錐形瓶、托盤天平、藥匙；
問題2：酸堿中和反應(yīng)終點是利用指示劑變色確定，滴定終點為中性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不與鹽酸反應(yīng)，過濾時會引起鹽酸損失影響滴定結(jié)果，
故答案為：B；
問題3：碳酸鈣消耗的氯化氫的物質(zhì)的量為：c mol×V×10^-3mol/L-10c′mol×V′×10^-3mol/L=（cV-10c′V′）×10^-3mol，
碳酸鈣與氯化氫反應(yīng)的關(guān)系式為：CaCO₃～2HCl，碳酸鈣的物質(zhì)的量為：

1

2

×（cV-10c′V′）×10^-3mol，
所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

100× 1 2 (cV-10c′V′)×10-3

M

×100%=

100(cV-10c′V′)×10-3

2M

×100%，
故答案為：

100(cV-10c′V′)×10-3

2M

×100%；
[方案Ⅱ]問題1：加入過量鹽酸，碳酸鈣全部溶解為氯化鈣溶液，加入過量碳酸鈉會沉淀鈣離子為碳酸鈣沉淀，所以最后洗滌干燥得到的沉淀質(zhì)量即為樣品中碳酸鈣質(zhì)量，計算得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要數(shù)據(jù)是稱取碳酸鈣樣品m g，將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為m₁g，所以不需要的是：A．c、V 和B．c′、V′，
故答案為：AB；
問題2：為減少實驗誤差，必要的操作是，減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉(zhuǎn)移后沉淀出，
A．精確測定Na₂CO₃溶液體積V′mL，利用的是沉淀質(zhì)量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，故A錯誤；
B．精確配制濃度c′mol/L Na₂CO₃溶液，利用的是沉淀質(zhì)量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，與碳酸鈉濃度精確度無關(guān)，故B錯誤；
C．將步驟（3）所得沉淀洗滌，洗滌液也應(yīng)并入（4）中，保證溶解的鈣離子重新全部沉淀出來，故C正確；
D．將步驟（3）所得沉淀洗滌、干燥、稱量其質(zhì)量M′g備用，對減小誤差無影響，故D錯誤；
故答案為：C．
問題3：若沉淀不洗滌，沉淀表面會沾有雜質(zhì)，則稱量得到沉淀質(zhì)量會增大，測定的樣品中碳酸鈣的含量偏高；通過對比題中兩個方案可知，方案Ⅰ測定結(jié)果更準(zhǔn)確；而方案Ⅱ中，沉淀的洗滌、干燥、稱量操作過程復(fù)雜，容易造成較大誤差，
故答案為：偏高；Ⅰ；沉淀的洗滌、干燥、稱量操作過程復(fù)雜，容易造成較大誤差．

點評：本題考查了探究碳酸鈣樣品的含量、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，注意掌握實驗過程中的數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用方法，明確評價實驗方案的原則．