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（固体电石--CaC₂与水可快速反应生成难溶于水的C₂H₂，反应方程式为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑）．请填写下列空白：
Ⅰ、第一种方案：请从图中选用适当的装置，设计一个实验，测定CaC₂试样的纯度．

（1）制取C₂H₂最好选④中的______．所选用装置的连接顺序是（填各接口A～E的顺序）：______．
（2）若实验时称取的试样为1.4g，产生的乙炔在标准状况下的体积为448mL，此试样中CaC₂的质量分数为______．
Ⅱ、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1.6g、锥形瓶和水的质量为195.0g，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下表：

	读数次数	质量/g
锥形瓶十水十试样	第1次	196.4
	第2次	196.2
	第3次	196.1
	第4次	196.0
	第5次	196.0

（3）计算CaC₂的质量分数时，必需用的数据是______．不必作第6次读数的原因是______．
Ⅲ、第三种方案：称取一定质量的试样（1.6g），操作流程如下：

（4）操作Ⅱ的名称是______．
（5）要测定CaC₂试样的纯度，还需知道的数据是______．
（6）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______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据实验室制取乙炔的反应原料和反应条件选择实验装置，固体+液体→气体，乙炔气体难溶于水可以用排水量气方法测定气体体积；
（2）根据反应方程式计算，体积换算为物质的量，结合化学方程式计算，得到乙炔的质量可解答试样的纯度；
（3）在锥形瓶中生成乙炔，气体逸出，剩余物质的质量减小，根据反应前后的质量差测定气体质量，用来化学方程式计算乙炔的质量，反应在第四次读数时已经结束；
（4）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；
（5）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；
（6）实验时为减小误差，应将烧杯洗涤2～3次，洗涤液全部转移入蒸发皿蒸发结晶．
解答：解：（1）碳化钙和水反应实际为碳化钙的水解反应，生成氢氧化钙和乙炔，反应为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，是固体+液体→气体，反应不加热，但反应剧烈需要控制反应的速率，甲是固体和液体加热制气体的装置，乙装置不能控制反应进行，丙装置是固体和液体不加热制气体的装置，分液漏斗可以控制反应进行的速率，所以选丙装置；乙炔是难溶于水可以用排水量气法测定气体体积，装置的连接顺序是E、C、D、B；
故答案为：丙；E、C、D、B；
（2）若实验时称取的试样为1.4g，产生的乙炔在标准状况下的体积为448mL，物质的量为0.02mol，
CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑
64g                   1mol
m                     0.02mol
解得m=1.28g
所以纯度为：×100%=91.4%，
故答案为：91.4%；
（3）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，
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；
（4）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；
（5）要测定CaC₂试样的纯度，加入盐酸反应后与氧化钙和碳化钙反应生成氯化钙溶液，实验目的是最后称量氯化钙的质量，将溶液蒸发得到溶质固体氯化钙，加热后所得固体放在干燥器中冷却后称量质量，结合样品中的成分是氧化钙和碳化钙进行计算，故答案为：CaCl₂的质量；
（6）实验时为减小误差，应将烧杯洗涤2～3次，洗涤液全部转移入蒸发皿，蒸发冷却称量得到氯化钙的质量；设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；整理得到 Y=0.2-，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，所以测量结果偏高；
故答案为：偏大．
点评：本题考查乙炔的制备方案的设计，考查学生的实验设计能力，题目有一定的难度，做题时注意把握实验基本操作知识．