Question

为测定碳酸钙纯度（设所含杂质为SiO₂），同学们设计了如下两个实验方案：
【方案I】
（1）组装发生并测定生成气体体积的实验装置，并检验气密性；
（2）称取碳酸钙样品W g；
（3）加入过量盐酸；
（4）收集并测定生成的气体体积V mL．
问题I-1：如果称量样品时，砝码底部有一处未被实验者发现的残缺，那么测定的碳酸钙的纯度会

 

（填“偏高、偏低、无影响”）．
问题I-2：在方框中画出测定生成的气体体积的装置简图．
【方案II】
（1）称取碳酸钙样品Wg；
（2）在锥形瓶中用C mol/L盐酸V mL（过量）溶解样品；
（3）加入甲基橙作指示剂，再用浓度为C₁mol/L的标准氢氧化钠溶液滴定过量的盐酸，用去氢氧化钠溶液V₁毫升．（已知甲基橙的变色范围是pH=3.1～4.4）
问题II-1：未滤去不溶物SiO₂，对测定结果是否有影响？（填有或无）

 

；
理由是

 

．
问题II-2：碳酸钙纯度表达式

 

．
【方案评价】
你认为以上两个方案中，最好的方案是

 

，
另一个方案不够好的理由是

 

．

Answer 1

分析：【方案Ⅰ】、问题I-1如果称量样品时，砝码底部有一处未被实验者发现的残缺，依据天平称量原理分析，称量出物质的质量减小；
问题I-2测定生成的气体体积的装置是测定反应生成二氧化碳气体的条件，可以利用排饱和碳酸氢钠溶液的方法测定，据此画出装置图；
【方案Ⅱ】问题II-1：酸碱中和反应终点是利用指示剂变色确定，滴定终点为弱酸性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不与氢氧化钠溶液反应，不需要过滤；
问题II-2：碳酸钙纯度依据实验过程中计算和碳酸钙反应的盐酸，依据碳元素守恒得到碳酸钙含量；
【方案评价】分析判断方案Ⅱ测定结果更准确，方案Ⅰ气体测定会产生加大误差；

解答：解：【方案Ⅰ】、问题I-1如果称量样品时，砝码底部有一处未被实验者发现的残缺，依据天平称量原理分析，砝码质量减小，称量出物质的质量减小，所以那么测定的碳酸钙的纯度会偏低；
故答案为：偏低；
问题I-2；测定生成的气体体积的装置是测定反应生成二氧化碳气体的条件，可以利用排饱和碳酸氢钠溶液的方法测定，导气管短进长出装置图为：；
故答案为：；
【方案Ⅱ】问题II-1：酸碱中和反应终点是利用指示剂甲基橙变色确定，甲基橙的变色范围是pH=3.1～4.4，滴定终点为弱酸性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不与氢氧化钠溶液反应，不需要过滤；
故答案为：无，甲基橙变色时，溶液呈弱酸性，此时SiO₂不会与氢氧化钠溶液发生反应；
问题II-2：称取碳酸钙样品Wg，在锥形瓶中用C mol/L盐酸V mL（过量）溶解样品，加入甲基橙作指示剂，再用浓度为C₁mol/L的标准氢氧化钠溶液滴定过量的盐酸，用去氢氧化钠溶液V₁毫升，所以溶解碳酸钙需要的氯化氢物质的量=Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，则碳酸钙物质的量=0.5（Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L），碳酸钙纯度=

(CV-C1V1)×10-3×0.5×100

W

×100%=

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
故答案为：

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
【方案评价】对比实验方案，分析判断方案Ⅱ测定结果更准确；方案Ⅰ中气体体积难于准确测定，实验操作复杂，不易准确测定；
故答案为：方案II，测量生成的CO₂的体积操作较繁琐，误差较大；计算时还需将其折算成标准状况时的体积，比较复杂．

点评：本题考查了实验探究物质组成的实验设计和测定方法，⑩⑩⑩?实验探究物质存在和性质的实验设计和分析判断，注意实验过程中的数据应用，掌握基础是关键，题目难度中等．