Question

4．某兴趣小组利用如图所示装置测定石灰石样品中碳酸钙的质量分数，探究过程如下（注：石灰石样品中的杂质不参与反应也不溶解）；
步骤Ⅰ：连接实验装置并检查装置气密性．
步骤Ⅱ：向b中加入质量为mg的石灰石样品粉末，由注射器a向b中缓缓加入足量的稀盐酸，至b中不再有气体产生时，夹紧弹簧夹，立即移除d中导管，准确读数取并记录量筒内水的体积．
步骤Ⅲ：将b中剩余固体经过滤等操作，准确称量并记录b中剩余固体的质量为ng．
步骤IV：该小组的甲同学根据反应前后b中固体物质的质量，计算样品中碳酸钙的质量分数；乙同学认定量筒内测得水的体积即为反应生成气体的体积，并利用该气体在常温下的密度，根据化学方程式进行相关计算，得到样品中碳酸钙的质量分数．
请回答下列问题：
（1）b中发生反应的化学方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）步骤Ⅲ中，正确的操作顺序是：过滤、洗涤、干燥、称量、写出据此计算石灰石样品中碳酸钙的质量分数表达式$\frac{m-n}{m}$×100%　（用题中所给字母表示）．
（3）通过误差分析，兴趣小组发现乙同学所用数据不可靠．造成该数据不可靠的原因及其对计算结果的影响是：
①步骤Ⅱ中移出d中的导管内留存有水，导致计算结果偏小．
②二氧化碳有少量的溶解，导致计算结果偏小．
【继续分析】你若还有关于乙同学所用数据不可靠的原因及其对计算结果的影响，请继续写在下面
③步骤Ⅱ中，反应可能放热，导致计算结果偏大．
④注入的稀盐酸占有一定体积，导致计算结果偏大．

Answer 1

分析 （1）根据石灰石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳进行分析；
（2）根据固液分离的操作考虑；
（3）根据实验过程中可能出现的错误操作考虑．

解答 解：（1）石灰石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）从杂质和氯化钙溶液的混合物中得到杂质，先进行过滤，得到带有氯化钙溶液的杂质，再进行洗涤除去表面的氯化钙溶液，再进行干燥除去水即可；
石灰石样品中碳酸钙的质量为mg-ng，石灰石样品中碳酸钙的质量分数为$\frac{m-n}{m}$×100%；
（3）①步骤Ⅱ中移出d中的导管内留存有水，则导致量筒中水的体积小于二氧化碳的体积，使计算得碳酸钙质量减小，导致计算结果偏小；
②由于二氧化碳能溶于水，二氧化碳有少量的溶解，造成测得二氧化碳的体积，使计算得碳酸钙质量减小，导致计算结果偏小；
【继续分析】
由于碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和氢气时，放出热量，如果没等冷却到室温，根据热涨冷缩的原理可知进入量筒中水偏多，所以误认为得到的二氧化碳多，计算的结果就偏大；
注入的稀盐酸的体积会多排出一部分气体，误认为得到的二氧化碳多，计算的结果就偏大．
故答案为：（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）干燥，$\frac{m-n}{m}$×100%；
（3）①小；
②二氧化碳有少量的溶解，小；
③步骤Ⅱ中，反应可能放热，大；
④注入的稀盐酸占有一定体积，大．

点评 本题容易出错的地方是对实验结果的评价，要知道锌与硫酸反应放出热量，会造成相应的误差，必须冷却到室温才能进行观察和计算．