Question

2．某同學設計如圖所示的實驗裝置來粗略測定電石中碳化鈣的質(zhì)量分數(shù)．
（1）燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式是CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑．裝置B和C的作用是貯水以使燒瓶中產(chǎn)生的氣體CH≡CH進入B時排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積；．燒瓶要干燥，放人電石后應塞緊橡皮塞，這是為了防止電石與殘留的水作用，防止產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中
（2）所用電石質(zhì)量不能太大，否則生成C₂H₂太多，超過B的空間；也不能太小，否則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．若容器B的容積為250mL，則所用的電石質(zhì)量應在0.60g左右．（從以下數(shù)據(jù)選填：0.30、0.60、1.00、1.50、2.00）
（3）為了得到比較平穩(wěn)的乙炔氣流，�？捎蔑柡褪雏}水代替水．
（4）實驗中測得排入量筒中水的體積為V mL（1.01×10⁵ Pa，0℃），電石質(zhì)量為W g．則電石中碳化鈣的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{0.29V}{W}$%．（不計導管中殘留的水，氣體中飽和水蒸氣可忽略不計）

Answer 1

分析 乙炔難溶于水，用如圖的實驗裝置來粗略地測定電石中碳化鈣的質(zhì)量分數(shù)，通過排水法測電石和水制取乙炔的體積測電石中碳化鈣的質(zhì)量分數(shù)，因電石和水反應制乙炔，所以反應前燒瓶中不能有水，所用電石質(zhì)量不能太大，否則產(chǎn)生乙炔太多超過B的容積，無法測定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測出體積數(shù)據(jù)小，誤差大，由分液漏斗往燒瓶里滴加水的操作方法是輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產(chǎn)生氣體為止，量筒中水的體積就近似等于乙炔的體積，據(jù)此結(jié)合方程式可算出電石中的碳化鈣的質(zhì)量，再算出其質(zhì)量分數(shù)，
（1）電石和水反應的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置BC是排水量氣方法測定生成乙炔的體積，B貯水，C接受排出的水；燒瓶要干燥，放入電石后應塞緊橡皮塞，否則產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中產(chǎn)生誤差；
（2）若電石的質(zhì)量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無法測定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產(chǎn)生250mLC₂H₂時所需電石的質(zhì)量為0.71g，即需要電石的最大質(zhì)量不能超過0.71g；
（3）實驗室一般用飽和食鹽水代替水進行實驗，以獲得平穩(wěn)的乙炔氣流．
（4）依據(jù)反應定量關系CaC₂-----C₂H₂，計算得到乙炔的質(zhì)量，計算電石中CaC₂的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）電石和水反應的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置B用于貯水以便燒瓶中生成的C₂H₂氣體進入B時排出與它等體積的水進入量筒C來測定生成乙炔的量；電石和水反應生成乙炔，燒瓶要干燥，放入電石后應塞緊橡皮塞，否則產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中產(chǎn)生誤差，
故答案為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；貯水以使燒瓶中產(chǎn)生的氣體CH≡CH進入B時排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積；防止電石與殘留的水作用，防止產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中；
（2）若電石的質(zhì)量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無法測定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產(chǎn)生250mLC₂H₂時所需電石的質(zhì)量為0.71g，即需要電石的最大質(zhì)量不能超過0.71g，結(jié)合題目信息，應選擇0.60g電石進行實驗；
故答案為：生成C₂H₂太多，超過B的空間；生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大；0.60；
（3）實驗室一般用飽和食鹽水代替水進行實驗，以獲得平穩(wěn)的乙炔氣流；
故答案為：飽和食鹽水；
（4）設產(chǎn)生VmL氣體需要CaC₂的質(zhì)量為mg，則
CaC₂-----C₂H₂，
64g     22400mL
m         VmL
解得m=0.0029V，則電石中CaC₂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.0029V}{W}$×100%=$\frac{0.29V}{W}$%；
故答案為：$\frac{0.29V}{W}$%．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗分析判斷，實驗數(shù)據(jù)的分析和計算，乙炔性質(zhì)和制備，掌握實驗基本操作和實驗設計方法是解題關鍵，題目難度中等．