20.碳酸鈣可用于預防和治療鈣缺乏癥.某實驗小組同學要測定一種鈣片中碳酸鈣的含量.
【查閱資料】獲得的資料有:
(1)補鈣劑中常加入糖類、維生素D等改善口感或增強藥效.這些物質(zhì)不與稀鹽酸反應產(chǎn)生氣體,高溫灼燒時會燃燒或分解,有二氧化碳生成.
(2)碳酸鈣高溫灼燒分解生成氧化鈣和二氧化碳.
(3)常見的碳酸鈣含量測定方法:將碳酸鈣粉碎,加入已知濃度的過量鹽酸充分反應,然后測剩余鹽酸的量,根據(jù)消耗鹽酸的量最終求得碳酸鈣的含量.
(4)澄清石灰水中的Ca(OH)2含量很少,100g澄清石灰水中最多含0.15g Ca(OH)2
【方案設計和實施】根據(jù)資料和已學知識,該小組同學設計如下兩種方案進行測定.
方案1:根據(jù)右圖所示裝置實驗.
(1)錐形瓶中發(fā)生反應的化學方程式為CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑.
(2)長頸漏斗下部插入液面下的目的是防止二氧化碳氣體溢出.
(3)加入藥品前,檢驗該裝置氣密性的方法是夾住膠管(堵住導管出口),從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面,若一段時間不下降,則證明該裝置氣密性良好.
(4)記錄數(shù)據(jù)如下:
鈣片質(zhì)量空洗氣瓶質(zhì)量澄清石灰水的質(zhì)量反應后洗氣瓶及瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量
25g100g200g300.4g
方案2:將鈣片粉碎,加入足量的稀鹽酸充分反應,根據(jù)放出氣體的量計算碳酸鈣的含量.記錄數(shù)據(jù)如下(空燒杯質(zhì)量為100g,加入鈣片質(zhì)量為25g):
加入稀鹽酸的質(zhì)量100g200g300g400g
充分反應后燒杯及杯內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量222.8g320.6g418.4g518.4g
【分析和評價】
(1)方案1和方案2中合理的是方案2,原因是澄清石灰水中的Ca(OH)2含量很少(不足),吸收的二氧化碳量很少.
(2)該小組同學沒有使用碳酸鈣高溫灼燒分解的方法(實驗室可以進行該實驗),原因是加入的糖類、維生素D等物質(zhì)高溫灼燒時會燃燒或分解,導致最終的數(shù)據(jù)偏大.
(3)要使用【查閱資料】(3)中介紹的方法,還需要學習的是如何測定未知濃度(剩余)鹽酸的量.
【結論】經(jīng)過計算,該鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)是60%.

分析 通過資料:補鈣劑中的糖類、維生素D等,這些物質(zhì)不與稀鹽酸反應產(chǎn)生氣體,高溫灼燒時會燃燒或分解,根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應生成二氧化碳的質(zhì)量來測定鈣片中碳酸鈣的含量.

解答 解:方案設計和實施
(1)根據(jù)題中信息,補鈣劑中除碳酸鈣外其他物質(zhì)不與稀鹽酸反應,錐形瓶中發(fā)生碳酸鈣與稀鹽酸反應,化學方程式為
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;
(2)為防止二氧化碳氣體溢出,長頸漏斗下部應插入液面下;
(3)加入藥品前應檢查裝置的氣密性,夾住膠管(堵住導管出口),從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面,若一段時間不下降,則證明該裝置氣密性良好;
分析和評價
(1)因為氫氧化鈣微溶,澄清石灰水中的Ca(OH)2含量很少,吸收的二氧化碳量很少,所以方案2合理;
(2)根據(jù)資料補鈣劑中糖類、維生素D等效,高溫灼燒時會燃燒或分解,導致最終數(shù)據(jù)偏大,不能使用碳酸鈣高溫灼燒分解的方法.
(3)要使用查閱資料(3)中介紹的方法,還需要學習的是如何測未知濃度(剩余)鹽酸的量,才能計算消耗鹽酸的量最終求得碳酸鈣的含量;
(4)根據(jù)生成氣體的量計算鈣片中碳酸鈣的含量,
有實驗記錄可知:加入300g鹽酸時碳酸鈣已完全反應,生成二氧化碳的質(zhì)量為,(300+100+25)-418.4=6.6g
設與鹽酸完全反應生成6.6g二氧化碳需碳酸鈣的質(zhì)量為x.
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2
100                    44
x                      6.6g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{6.6g}$
x=15g
鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{15}{25}$×100%=60%.
故答案為:
方案設計及實施
(1)CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;
(2)防止二氧化碳氣體逸出;
(3)夾住膠管(堵住導管出口),從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面,若一段時間不下降,則證明該裝置氣密性良好;
分析和評價
(1)方案2;澄清石灰水中的Ca(OH)2含量很少(不足),吸收的二氧化碳量很少;
(2)加入的糖類、維生素D等物質(zhì)高溫灼燒時會燃燒或分解,導致最終的數(shù)據(jù)偏大;
(3)如何測定未知濃度(剩余)鹽酸的量;60%.

點評 主要考查了碳酸鈣的化學性質(zhì),通過實驗培養(yǎng)學生的分析實驗的能力和對知識的應用能力.

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