Question

电石的主要成分为CaC₂，易与水反应生成C₂H₂，故C₂H₂俗称电石气．某同学设计如下方案测定电石中CaC₂的纯度（杂质不参加反应）．
实验原理 CaC₂+2H₂O═Ca（OH）₂+C₂H₂↑ 通过测定生成的气体的体积（标准状况），可确定样品中CaC₂的含量．
实验步骤：
①称取样品1.2g；
②把1.2g样品放入气密性良好的气体发生装置，如图所示；
③向样品中滴入水，至不再产生气泡，用量筒排水集气，量筒内液面在360mL处恰与水槽内液面相平
④作为反应器的烧瓶中有24mL液体．
请回答下列问题：
（1）上述实验所用的玻璃仪器有导管、水槽、

 

、

 

、

 

．
（2）若实验前有1000mL、500mL、250mL的量筒备用，则应选用

 

mL的量筒．
（3）生成气体体积是

 

mL，为保证生成气体体积的准确性，读取量筒刻度时应注意的问题是

 

（4）若将C₂H₂通入KMnO₄溶液中，KMnO₄溶液的紫红色会变浅，配平并完成化学方程式

 

KMnO₄+

 

C₂H₂+

 

H₂SO₄═

 

K₂SO₄+

 

MnSO₄+

 

CO₂+

 

 

．
若该实验生成的C₂H₂完全被KMnO₄溶液氧化，至少需0.1mol?L^-1的KMnO₄溶液

 

mL．
（5）通过以上数据计算，可得样品中CaC₂的纯度为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）由装置图可知，实验所用的玻璃仪器有导管、水槽、圆底烧瓶、分液漏斗、量筒等；
（2）称取样品1.2g，如全部为CaC₂，n（CaC₂）=

1.2g

64g/mol

=0.01875mol，生成C₂H₂的体积为0.01875mol×22.4L/mol=0.42L；
（3）为减小实验误差，应使量筒内外液面相平、视线与量筒内液面的最低处相切，生成气体体积=用量气装置测得气体体积-圆底烧瓶瓶中液体体积；
（4）反应中Mn元素化合价降低，C元素化合价升高，从守恒的角度配平方程式；
（5）根据气体的体积结合方程式计算m（CaC₂），进而可计算样品中CaC₂的纯度．

解答： 解：（1）由装置图可知，实验所用的玻璃仪器有导管、水槽、圆底烧瓶、分液漏斗、量筒，故答案为：圆底烧瓶；分液漏斗；量筒；
（2）称取样品1.2g，如全部为CaC₂，n（CaC₂）=

1.2g

64g/mol

=0.01875mol，生成C₂H₂的体积为0.01875mol×22.4L/mol=0.42L=402mL，则应用500mL量筒，
故答案为：500；
（3）滴入烧瓶的液体会把原来装置中的空气排入量气装置中，进入量气装置的空气的体积等于进入烧瓶的液体的体积，所以量气装置中O₂的体积=用量气装置测得气体体积-烧瓶中液体体积，所以生成气体体积为360-24=336mL；为保证测定气体体积的准确性，读取量筒刻度时要移动量筒，使量筒内外液面持平，
故答案为：336；使量筒内外液面相平、视线与量筒内液面的最低处相切；
（4）反应中Mn元素化合价由+7价降低到+2价，C元素化合价由-1价升高到+4价，反应的方程式应为2KMnO₄+C₂H₂+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+2CO₂+4H₂O，
n（C₂H₂）=

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，
则由方程式可知需要0.03molKMnO₄，
V（KMnO₄）=

0.03mol

0.1mol/L

=0.3L=300mL，
故答案为：2、1、3、1、2、2、4 H₂O；300；
（5）n（C₂H₂）=0.015mol，则n（CaC₂）=0.015mol，
m（CaC₂）=0.015mol×64g/mol=0.96g，
ω（CaC₂）=

0.96g

1.2g

×100%=80%，
故答案为：80%．

点评：本题考查了物质含量的测定，为高频考点，结合实验考查了碳化钙与水反应的性质，题目难度中等，侧重于考查学生分析问题、解决问题的能力、实验探究能力和数据处理能力．