Question

某班同學(xué)設(shè)計如圖所示的實驗來探究碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)是否遵守質(zhì)量守恒定律．

（1）甲同學(xué)按圖1的方案實驗．稱量好后，先把燒杯傾斜后又將燒杯放回托盤，看到燒杯中產(chǎn)生大量氣泡．實驗結(jié)束時天平指針將

 

（選填“偏左”、“偏右”、“指向中間”）
（2）乙同學(xué)認為用有氣體參加或生成的反應(yīng)來驗證質(zhì)量守恒定律時，應(yīng)在密閉的體系中進行，按圖2的方案實驗．氫氧化鈉吸收二氧化碳方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．調(diào)節(jié)天平平衡后，擠壓膠頭滴管逐滴滴入鹽酸，發(fā)現(xiàn)天平始終保持平衡，則試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．老師認為用該方案來驗證也不合適，你認為理由是

 

．
（3）丙同學(xué)聽從老師意見按圖3的方案實驗．將注射器內(nèi)吸滿了鹽酸，全部擠入錐形瓶中，一段時間后發(fā)現(xiàn)天平指針突然大幅向右偏轉(zhuǎn)，你認為可能原因是

 

．若不考慮注射器活塞自重和摩擦力作用，錐形瓶容積為750mL，注射器實際容積為12mL，吸取1mL的稀鹽酸做該實驗，欲確保實驗成功，理論上所用鹽酸的質(zhì)量分數(shù)最大為

 

．（保留小數(shù)0.01%）（假設(shè)稀鹽酸密度為1.0g/mL，二氧化碳密度為2.0g/L）

Answer 1

考點：質(zhì)量守恒定律的實驗探究,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)的生成物判斷實驗現(xiàn)象；如果反應(yīng)中有氣體生成，氣體逸出導(dǎo)致反應(yīng)盤中物質(zhì)質(zhì)量減少，天平會失去平衡；可以據(jù)此完成該題的解答；
（2）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化鈣、水和二氧化碳寫出反應(yīng)的方程式；根據(jù)該裝置內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)分析；
（3）根據(jù)方案將注射器內(nèi)吸滿了鹽酸，全部擠入錐形瓶中，一段時間后發(fā)現(xiàn)天平指針突然大幅向右偏轉(zhuǎn)分析原因；根據(jù)注射器中最多容11mL的二氧化碳結(jié)合化學(xué)方程式計算鹽酸的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成了二氧化碳氣體，因此反應(yīng)過程中左盤中由于氣體逸出，物質(zhì)質(zhì)量減少，天平失去平衡，偏向右邊；
（2）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化鈣、水和二氧化碳，反應(yīng)的方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
由于該裝置內(nèi)發(fā)生了兩個化學(xué)反應(yīng)：碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)，其總質(zhì)量不變不能證明每個反應(yīng)前后總質(zhì)量不變，因此用該方案來驗證不合適；
（3）由于方案將注射器內(nèi)吸滿了鹽酸，全部擠入錐形瓶中，反應(yīng)太劇烈，產(chǎn)生氣體太多，瓶內(nèi)氣壓太大導(dǎo)致注射器活塞彈出，左邊質(zhì)量減輕，因此一段時間后發(fā)現(xiàn)天平指針突然大幅向右偏轉(zhuǎn)；
解：注射器實際容積為12mL，吸取1mL的稀鹽酸，因此只能盛11mL的二氧化碳，即0.011L
設(shè)產(chǎn)生11mL的二氧化碳需要氯化氫的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
       73         44
       x        0.011L×2.0g/L
 

73

44

=

x

0.011L×2.0g/L

x=0.0365g
因此鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=

0.0365g

1mL×1.0g/mL

×100%=3.65%．
故答案為：（1）偏右；（2）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；裝置內(nèi)發(fā)生了兩個反應(yīng)，其總質(zhì)量不變不能證明每個反應(yīng)前后總質(zhì)量不變（“裝置漏氣”不對）；
（3）產(chǎn)生氣體太多，瓶內(nèi)氣壓太大導(dǎo)致注射器活塞彈出； 3.65%．

點評：本題屬于質(zhì)量守恒定律的實驗探究，對于質(zhì)量守恒定律的理解要注意時所用的物質(zhì)的質(zhì)量包括氣體固體和液體，而氣體容易被忽略，所以在設(shè)計驗證質(zhì)量守恒的實驗時要考慮實驗在密閉容器中進行，另外還要注意培養(yǎng)獲取題目信息的能力．