Question

現(xiàn)有含CaO雜質(zhì)的CaC₂試樣．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用以下三種方案測(cè)定CaC₂試樣的純度（固體電石--CaC₂與水可快速反應(yīng)生成難溶于水的C₂H₂，反應(yīng)方程式為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑）．請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
Ⅰ、第一種方案：請(qǐng)從圖中選用適當(dāng)?shù)难b置，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定CaC₂試樣的純度．

（1）制取C₂H₂最好選④中的

丙

．所選用裝置的連接順序是（填各接口A～E的順序）：

E、C、D、B

．
（2）若實(shí)驗(yàn)時(shí)稱(chēng)取的試樣為1.4g，產(chǎn)生的乙炔在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448mL，此試樣中CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

91.4%

．
Ⅱ、第二種方案：根據(jù)試樣和水在錐形瓶中反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，測(cè)定CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．先稱(chēng)取試樣1.6g、錐形瓶和水的質(zhì)量為195.0g，再將試樣加入錐形瓶中，反應(yīng)過(guò)程中每隔相同時(shí)間測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表：

	讀數(shù)次數(shù)	質(zhì)量/g
錐形瓶十水十試樣	第1次	196.4
	第2次	196.2
	第3次	196.1
	第4次	196.0
	第5次	196.0

（3）計(jì)算CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，必需用的數(shù)據(jù)是

試樣質(zhì)量、錐形瓶和水的質(zhì)量、第4、5次讀數(shù)

．不必作第6次讀數(shù)的原因是

第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全

．
Ⅲ、第三種方案：稱(chēng)取一定質(zhì)量的試樣（1.6g），操作流程如下：

（4）操作Ⅱ的名稱(chēng)是

蒸發(fā)

．
（5）要測(cè)定CaC₂試樣的純度，還需知道的數(shù)據(jù)是

CaCl₂質(zhì)量

．
（6）在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，則CaC₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

偏大

（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取乙炔的反應(yīng)原料和反應(yīng)條件選擇實(shí)驗(yàn)裝置，固體+液體→氣體，乙炔氣體難溶于水可以用排水量氣方法測(cè)定氣體體積；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算，體積換算為物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算，得到乙炔的質(zhì)量可解答試樣的純度；
（3）在錐形瓶中生成乙炔，氣體逸出，剩余物質(zhì)的質(zhì)量減小，根據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量差測(cè)定氣體質(zhì)量，用來(lái)化學(xué)方程式計(jì)算乙炔的質(zhì)量，反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束；
（4）根據(jù)反應(yīng)過(guò)程和生成產(chǎn)物的性質(zhì)分析判斷，通過(guò)蒸發(fā)溶液得到固體，進(jìn)行質(zhì)量稱(chēng)量；
（5）加入鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q(chēng)量氯化鈣的質(zhì)量，應(yīng)將溶液蒸發(fā)，并放在干燥器中冷卻后稱(chēng)量固體質(zhì)量；
（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)為減小誤差，應(yīng)將燒杯洗滌2～3次，洗滌液全部轉(zhuǎn)移入蒸發(fā)皿蒸發(fā)結(jié)晶．

解答：解：（1）碳化鈣和水反應(yīng)實(shí)際為碳化鈣的水解反應(yīng)，生成氫氧化鈣和乙炔，反應(yīng)為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑，是固體+液體→氣體，反應(yīng)不加熱，但反應(yīng)劇烈需要控制反應(yīng)的速率，甲是固體和液體加熱制氣體的裝置，乙裝置不能控制反應(yīng)進(jìn)行，丙裝置是固體和液體不加熱制氣體的裝置，分液漏斗可以控制反應(yīng)進(jìn)行的速率，所以選丙裝置；乙炔是難溶于水可以用排水量氣法測(cè)定氣體體積，裝置的連接順序是E、C、D、B；
故答案為：丙；E、C、D、B；
（2）若實(shí)驗(yàn)時(shí)稱(chēng)取的試樣為1.4g，產(chǎn)生的乙炔在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448mL，物質(zhì)的量為0.02mol，
CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑
64g                   1mol
m                     0.02mol
解得m=1.28g
所以純度為：

1.28g

1.40g

×100%=91.4%，
故答案為：91.4%；
（3）在錐形瓶中生成乙炔，氣體逸出，剩余物質(zhì)的質(zhì)量減小，所以根據(jù)稱(chēng)量反應(yīng)前后錐形瓶和物質(zhì)的質(zhì)量變化，得到生成氣體的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算乙炔的質(zhì)量．得到樣品的純度；所以需要稱(chēng)量反應(yīng)前錐形瓶和水的質(zhì)量、樣品質(zhì)量、反應(yīng)后錐形瓶加水加式樣的質(zhì)量，第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全，說(shuō)明反應(yīng)在第四次讀數(shù)時(shí)已經(jīng)結(jié)束，
故答案為：試樣質(zhì)量、錐形瓶和水的質(zhì)量、第4、5次讀數(shù)；第4、5次實(shí)驗(yàn)讀數(shù)相同，表明錐形瓶?jī)?nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重，反應(yīng)進(jìn)行完全；
（4）加入鹽酸反應(yīng)后生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q(chēng)量氯化鈣的質(zhì)量，應(yīng)將溶液蒸發(fā)，所用儀器為蒸發(fā)皿，并用玻璃棒攪拌，加熱后所得固體放在干燥器中冷卻后稱(chēng)量；
故答案為：蒸發(fā)；
（5）要測(cè)定CaC₂試樣的純度，加入鹽酸反應(yīng)后與氧化鈣和碳化鈣反應(yīng)生成氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲詈蠓Q(chēng)量氯化鈣的質(zhì)量，將溶液蒸發(fā)得到溶質(zhì)固體氯化鈣，加熱后所得固體放在干燥器中冷卻后稱(chēng)量質(zhì)量，結(jié)合樣品中的成分是氧化鈣和碳化鈣進(jìn)行計(jì)算，故答案為：CaCl₂的質(zhì)量；
（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)為減小誤差，應(yīng)將燒杯洗滌2～3次，洗滌液全部轉(zhuǎn)移入蒸發(fā)皿，蒸發(fā)冷卻稱(chēng)量得到氯化鈣的質(zhì)量；設(shè)原樣品中的氧化鈣物質(zhì)的量為X，碳化鈣物質(zhì)的量為Y，未損耗時(shí)稱(chēng)量的氯化鈣質(zhì)量為Z，則得到：56X+64Y=1.6；X+Y=Z/111；整理得到 Y=0.2-

7Z

111

，所以稱(chēng)量的氯化鈣損耗越多，計(jì)算得到的碳化鈣的質(zhì)量越大，所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，損耗氯化鈣，Z減少，Y增大，CaC₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，所以測(cè)量結(jié)果偏高；
故答案為：偏大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查乙炔的制備方案的設(shè)計(jì)，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，題目有一定的難度，做題時(shí)注意把握實(shí)驗(yàn)基本操作知識(shí)．