Question

现有含CaO杂质的CaC₂试样．某研究性学习小组的同学拟用以下三种方案测定CaC₂试样的纯度．请填写下列空白：
（1）第一种方案：请从下图中选用适当的装置，设计一个实验，测定CaC₂试样的纯度．所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母）：

E、C、D、B

．

	读数次数	质量/g
锥形瓶+水+试样	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）第二种方案：根据试样和水在锥形瓶中反应前后质量的变化，测定CaC₂的质量分数．先称取试样1.50g、锥形瓶和水的质量为195.00g，再将试样加入锥形瓶中，反应过程中每隔相同时间测得的数据如右表：
计算CaC₂的质量分数时，必需用的数据是

试样质量、锥形瓶和水的质量、第4、5次读数

．不必作第6次读数的原因是

第4、5次实验读数相同，表明锥形瓶内质量已达恒重，反应进行完全

．此试样中CaC₂的质量分数为

82%

．
（3）第三种方案：称取一定质量的试样（1.60g），操作流程如下：

①操作Ⅱ的名称是

蒸发

．
②还需直接测定的物理量是

CaCl₂质量

．
③在转移溶液时，如溶液转移不完全，则CaC₂质量分数的测定结果

偏大

（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
④请指出该实验方案的2个不足之处

由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量；CaO和CaC₂的摩尔质量接近，实验误差会很大

⑤请改进这个实验方案，至少解决其中1个不足之处

可以将Ca²⁺转化为CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，过滤后称其质量

．

Answer 1

分析：（1）乙炔气体难溶于水可以用排水量气方法测定气体体积；
（2）在锥形瓶中生成乙炔，气体逸出，剩余物质的质量减小，所以根据称量反应前后锥形瓶和物质的质量变化，得到生成气体的质量，根据化学方程式计算乙炔的质量，得到样品的纯度，所以需要称量反应前锥形瓶和水的质量、样品质量、反应后锥形瓶加水加式样的质量；
第4、5次实验读数相同，表明锥形瓶内质量已达恒重，反应进行完全，说明反应在第四次读数时已经结束；
锥形瓶中发生反应CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，锥形瓶+水+试样总质量减少为生成C₂H₂的质量，根据方程式计算样品中CaC₂的质量，进而计算CaC₂的质量分数．
（3）①根据反应过程和生成产物的性质分析判断，通过蒸发溶液得到固体，进行质量称量；
②加入盐酸反应后生成氯化钙溶液，实验目的是最后称量氯化钙的质量，应将溶液蒸发，并放在干燥器中冷却后称量固体质量；
③在转移溶液时，如溶液转移不完全，会导致测定的氯化钙的质量偏小，令原样品中的氧化钙物质的量为X，碳化钙物质的量为Y，未损耗时称量的氯化钙质量为Z，则得到：56X+64Y=1.6；X+Y=Z/111；整理判断．
④由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量；CaO和CaC₂的摩尔质量接近，实验误差会很大
⑤由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量，将Ca²⁺转化为CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，过滤后称其质量．

解答：解：（1）乙炔气体难溶于水可以用排水量气方法测定气体体积，装置的连接顺序是E、C、D、B；
故答案为：装置的连接顺序是E、C、D、B．
（2）在锥形瓶中生成乙炔，气体逸出，剩余物质的质量减小，所以根据称量反应前后锥形瓶和物质的质量变化，得到生成气体的质量，根据化学方程式计算乙炔的质量，得到样品的纯度，所以需要称量反应前锥形瓶和水的质量、样品质量、反应后锥形瓶加水加式样的质量，第4、5次实验读数相同，表明锥形瓶内质量已达恒重，反应进行完全，说明反应在第四次读数时已经结束，
锥形瓶中发生反应CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，生成C₂H₂的质量为（195+1.5）g-196g=0.5g，令CaC₂质量为m，则：
CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑
64g                  26g
m                   0.5g
所以m=

64g×0.5g

26g

=

16

13

g，CaC₂的质量分数为

16 13 g

1.5g

×100%=82%．
故答案为：试样质量、锥形瓶和水的质量、第4、5次读数；第4、5次实验读数相同，表明锥形瓶内质量已达恒重，反应进行完全；82%
（3）①加入盐酸反应后生成氯化钙溶液，实验目的是最后称量氯化钙的质量，应将溶液蒸发，所用仪器为蒸发皿，并用玻璃棒搅拌，加热后所得固体放在干燥器中冷却后称量；
故答案为：蒸发；
②加入盐酸反应后生成氯化钙溶液，实验目的是最后称量氯化钙的质量，需要直接测定CaCl₂质量；
故答案为：CaCl₂质量．
③在转移溶液时，如溶液转移不完全，会导致测定的氯化钙的质量偏小，令原样品中的氧化钙物质的量为X，碳化钙物质的量为Y，未损耗时称量的氯化钙质量为Z，则得到：56X+64Y=1.6；X+Y=Z/111，整理的Y=0.2-

7Z

111

，所以称量的氯化钙损耗越多，计算得到的碳化钙的质量越大，所占质量分数越大，在转移溶液时，如溶液转移不完全，损耗氯化钙，Z减少，Y增大，CaC₂质量分数增大，所以测量结果偏大；
故答案为：偏大．
④该实验方案的不足之处：由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量；CaO和CaC₂的摩尔质量接近，实验误差会很大．
故答案为：由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量；CaO和CaC₂的摩尔质量接近，实验误差会很大．
⑤由于CaCl₂具有很强的吸水性，称量的不一定是无水CaCl₂的质量，可以将Ca²⁺转化为CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，过滤后称其质量．
故答案为：可以将Ca²⁺转化为CaCO₃或CaC₂O₄沉淀，过滤后称其质量．

点评：本题考查学生对的实验方案原理的理解与评价、物质组成含量的测定、化学计算等，题目难度较大，理清实验原理是关键，是对学生综合能力想考查，需要学生具备扎实的基础知识．