Question

4．以天然CaSiO₃为吸收CO₂制备CaCO₃，产品中还含有少量CaSiO₃和SiO₂杂质，为测定产品中CaCO₃的含量，某同学设计如图装置（图中夹持仪器略去）．

（1）装置A的作用开始除去空气中的二氧化碳，反应完后把生成的二氧化碳气体赶入装置C中完全吸收实验过程中需缓缓通入空气，其作用是赶净装置中的空气、把生成的二氧化碳气体全部赶入装置C中氢氧化钡溶液完全吸收
（2）配制250mL0.1mol/L盐酸溶液时，使用的仪器除了量筒、烧杯、玻璃棒外，还有胶头滴管；250mL容量瓶
（3）B中主要反应的离子方程式为CaSiO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂SiO₃↓，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，有同学认为需要在装置B、C间添加吸收HCl的装置，你认为有必要（填“有”或“没有”）原因是水蒸气、HCl气体会进入装置C中使得CO₂称量结果偏大
（4）如果没有D装置．则测定的CaCO₃的含量将偏大（填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 以天然CaSiO₃为吸收CO₂制备CaCO₃，产品中还含有少量CaSiO₃和SiO₂杂质，为测定产品中CaCO₃的含量，利用装置A中氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，防止干扰测定结果，装置B中加入盐酸和样品中碳酸钙反应生成二氧化碳通过装置C吸收，称量装置C质量增加测定生成的二氧化碳计算碳酸钙含量，装置D是防止空气中的二氧化碳进入装置C影响测定结果，
（1）装置A是开始除去空气中的二氧化碳，反应完后把生成的二氧化碳气体赶入装置C中完全吸收；实验过程中需缓缓通入空气是排除装置中空气，赶出生成的二氧化碳完全被氢氧化钡溶液吸收；
（2）据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器；
（3）B中的反应是CaSiO₃和盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，水蒸气、HCl气体会进入装置C中使得CO₂称量结果偏大，故测定装置C在吸收CO₂前后质量差不能准确得到碳酸钙含量；
（4）如果没有D装置．空气中二氧化碳会进入装置C，导致测定二氧化碳质量增大．

解答 解：（1）利用装置A中氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，防止干扰测定结果，装置B中加入盐酸和样品中碳酸钙反应生成二氧化碳通过装置C吸收，称量装置C质量增加测定生成的二氧化碳计算碳酸钙含量，装置D是防止空气中的二氧化碳进入装置C影响测定结果，
故答案为：开始除去空气中的二氧化碳，反应完后把生成的二氧化碳气体赶入装置C中完全吸收；赶净装置中的空气，把生成的二氧化碳气体全部赶入装置C中氢氧化钡溶液完全吸收；
（2）操作步骤有计算、量取、稀释、移液、洗涤移液、定容、摇匀等操作，用量筒量取（用到胶头滴管）浓盐酸，在烧杯中稀释，用玻璃棒搅拌，冷却至室温后转移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗涤2-3次，将洗涤液转移到容量瓶中，加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加至溶液凹液面与刻度线水平相切，盖好瓶塞颠倒摇匀．
所以需要的仪器为：玻璃棒、烧杯、胶头滴管、量筒、250mL容量瓶，
故答案为：胶头滴管；250mL容量瓶；
（3）B中主要反应的离子方程式为CaSiO₃和盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钙，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，水蒸气，反应的离子方程式为：CaSiO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂SiO₃↓，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，水蒸气、HCl气体会进入装置C中使得CO₂称量结果偏大，故测定装置C在吸收CO₂前后质量差不能准确得到碳酸钙含量，需要在装置B、C间添加吸收HCl的装置，
故答案为：CaSiO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂SiO₃↓，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；有；水蒸气、HCl气体会进入装置C中使得CO₂称量结果偏大；
（4）如果没有D装置．空气中二氧化碳会进入装置C，导致测定二氧化碳质量增大，则测定的CaCO₃的含量将偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题考查学生对实验设计的能力、对操作的评价、物质含量的测定、化学计算等，根据物质的化学性质，要认真分析，把握实验设计的每个步骤中的实验目的，难度中等．