Question

甲乙兩學習小組準備測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)．它們分別采用了不同的測定方法．
甲組同學的方法是：將樣品與稀鹽酸反應，測定反應后生成CO₂的體積，再根據(jù)體積換算為質量，最后根據(jù)CO₂的質量求出樣品中碳酸鈣的質量．下圖1為大理石與稀鹽酸反應的反應裝置，圖2用于測量CO₂的體積．
（1）寫出圖1中儀器的名稱：①

長頸漏斗

，②

鐵架臺

；
（2）檢查圖1裝置氣密性的方法是：

在乳膠管上夾彈簧夾，向長頸漏斗內加水，至形成液封，再加適量水，靜置一段時間后，若長頸漏斗液面與試管內液面差保持不變，說明氣密性良好（合理均可）

；
（3）圖2裝置中油層的作用是

防止CO₂溶于水

；
（4）

調節(jié)量氣管高度，使反應前后兩邊液面相平

（填操作方法）可使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，此時排出水的體積即為生成二氧化碳的體積．
乙組同學的實驗方法是：將采集到的樣品用水沖洗后晾干，稱取20.00g樣品平均分成兩份，分別與足量相同質量分數(shù)的稀鹽酸反應進行下列測定（如圖3），經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到釋放出二氧化碳的質量與反應時間的關系圖（如圖4）．

①圖3所示實驗中數(shù)據(jù)記錄紙上應該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是

電子天平示數(shù)

 和

計時器示數(shù)（答案不分先后順序）

．
②由圖4中曲線可以看出，固體物質與液體物質反應，當其他條件相同時，接觸面積越

大

，其反應速率越

快

．
③試求樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)（假設樣品中其他雜質不參加反應，不考慮水、氯化氫逸出）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)常用儀器的名稱回答；
（2）通過改變裝置內壓強，依據(jù)改變體系內壓強時產生的現(xiàn)象，進行裝置氣密性的檢驗；
（3）根據(jù)二氧化碳的性質，分析裝置中加入油層所起到的作用；
（4）根據(jù)對裝置作用的理解，確定使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同的操作方法；
①結合題干、圖3和圖4中的量分析解答；
②由圖4中的圖象對比分析解答；
③由石灰石的質量和圖4中所示的二氧化碳的質量，根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應的化學方程式可以計算出樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)．

解答：解：（1）儀器①為向發(fā)生裝置內加入液體藥品的長頸漏斗，儀器②為固體裝置的鐵架臺；
（2）關閉導管使裝置形成封閉體系，然后通過長頸漏斗向裝置內倒水，若裝置氣密性良好，則水不能持續(xù)倒入，檢驗裝置I的氣密性；
（3）因為二氧化碳能溶于水，影響實驗結果，不溶于油，所以加入油防止CO₂溶于水；
（4）若使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，根據(jù)物理壓強平衡的原理，只要使兩側的液面齊平即可；
①結合圖4所示的兩個量可知：圖3實驗數(shù)據(jù)記錄紙上應該連續(xù)記錄的實驗數(shù)據(jù)是：電子天平示數(shù)和計時器示數(shù)；
②由圖4所示的圖象可知：在反應結束前某一溫度時，粉末狀的石灰?guī)r產生的二氧化碳多，是由于粉末狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積大，因此反應速率快；塊狀的石灰?guī)r產生的二氧化碳少，是由于塊狀的石灰?guī)r與稀鹽酸的接觸面積小，因此反應速率慢；
③設每份樣品中CaCO₃的質量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
 x                   3.30g

100

x

=

44

3.30g

   x=7.50g
樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)為

7.50g

20g÷2

×100%=75.0%
故答案為：
（1）長頸漏斗；鐵架臺；
（2）在乳膠管上夾彈簧夾，向長頸漏斗內加水，至形成液封，再加適量水，靜置一段時間后，若長頸漏斗液面與試管內液面差保持不變，說明氣密性良好（合理均可）；
（3）防止CO₂溶于水；
①電子天平示數(shù)；計時器示數(shù)（答案不分先后順序）；
②大，越快；
③樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)為75.0%．

點評：掌握裝置氣密性檢驗一般方法，本題主要考查分析和應用信息解答實際問題的能力，要結合物質的性質和反應規(guī)律進行綜合分析．