Question

為測定碳酸鈣純度（設(shè)所含雜質(zhì)為SiO₂），同學(xué)們設(shè)計(jì)了如下兩個實(shí)驗(yàn)方案：
【方案I】
（1）組裝發(fā)生并測定生成氣體體積的實(shí)驗(yàn)裝置，并檢驗(yàn)氣密性；
（2）稱取碳酸鈣樣品W g；
（3）加入過量鹽酸；
（4）收集并測定生成的氣體體積V mL．
問題I-1：如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)的殘缺，那么測定的碳酸鈣的純度會

 

（填“偏高、偏低、無影響”）．
問題I-2：在方框中畫出測定生成的氣體體積的裝置簡圖．
【方案II】
（1）稱取碳酸鈣樣品Wg；
（2）在錐形瓶中用C mol/L鹽酸V mL（過量）溶解樣品；
（3）加入甲基橙作指示劑，再用濃度為C₁mol/L的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定過量的鹽酸，用去氫氧化鈉溶液V₁毫升．（已知甲基橙的變色范圍是pH=3.1～4.4）
問題II-1：未濾去不溶物SiO₂，對測定結(jié)果是否有影響？（填有或無）

 

；
理由是

 

．
問題II-2：碳酸鈣純度表達(dá)式

 

．
【方案評價(jià)】
你認(rèn)為以上兩個方案中，最好的方案是

 

，
另一個方案不夠好的理由是

 

．

Answer 1

分析：【方案Ⅰ】、問題I-1如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)的殘缺，依據(jù)天平稱量原理分析，稱量出物質(zhì)的質(zhì)量減小；
問題I-2測定生成的氣體體積的裝置是測定反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w的條件，可以利用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法測定，據(jù)此畫出裝置圖；
【方案Ⅱ】問題II-1：酸堿中和反應(yīng)終點(diǎn)是利用指示劑變色確定，滴定終點(diǎn)為弱酸性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，不需要過濾；
問題II-2：碳酸鈣純度依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中計(jì)算和碳酸鈣反應(yīng)的鹽酸，依據(jù)碳元素守恒得到碳酸鈣含量；
【方案評價(jià)】分析判斷方案Ⅱ測定結(jié)果更準(zhǔn)確，方案Ⅰ氣體測定會產(chǎn)生加大誤差；

解答：解：【方案Ⅰ】、問題I-1如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)的殘缺，依據(jù)天平稱量原理分析，砝碼質(zhì)量減小，稱量出物質(zhì)的質(zhì)量減小，所以那么測定的碳酸鈣的純度會偏低；
故答案為：偏低；
問題I-2；測定生成的氣體體積的裝置是測定反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w的條件，可以利用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法測定，導(dǎo)氣管短進(jìn)長出裝置圖為：；
故答案為：；
【方案Ⅱ】問題II-1：酸堿中和反應(yīng)終點(diǎn)是利用指示劑甲基橙變色確定，甲基橙的變色范圍是pH=3.1～4.4，滴定終點(diǎn)為弱酸性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，不需要過濾；
故答案為：無，甲基橙變色時，溶液呈弱酸性，此時SiO₂不會與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)；
問題II-2：稱取碳酸鈣樣品Wg，在錐形瓶中用C mol/L鹽酸V mL（過量）溶解樣品，加入甲基橙作指示劑，再用濃度為C₁mol/L的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定過量的鹽酸，用去氫氧化鈉溶液V₁毫升，所以溶解碳酸鈣需要的氯化氫物質(zhì)的量=Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，則碳酸鈣物質(zhì)的量=0.5（Cmol/L×V×10^-3L-C₁mol/L×V₁×10^-3L），碳酸鈣純度=

(CV-C1V1)×10-3×0.5×100

W

×100%=

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
故答案為：

0.05(CV-C1V1)

W

×100%；
【方案評價(jià)】對比實(shí)驗(yàn)方案，分析判斷方案Ⅱ測定結(jié)果更準(zhǔn)確；方案Ⅰ中氣體體積難于準(zhǔn)確測定，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，不易準(zhǔn)確測定；
故答案為：方案II，測量生成的CO₂的體積操作較繁瑣，誤差較大；計(jì)算時還需將其折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時的體積，比較復(fù)雜．

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測定方法，⑩⑩⑩?實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)存在和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析判斷，注意實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．