Question

甲乙两学习小组准备测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数．它们分别采用了不同的测定方法．
甲组同学的方法是：将样品与稀盐酸反应，测定反应后生成CO₂的体积，再根据体积换算为质量，最后根据CO₂的质量求出样品中碳酸钙的质量．下图1为大理石与稀盐酸反应的反应装置，图2用于测量CO₂的体积．
（1）写出图1中仪器的名称：①

长颈漏斗

，②

铁架台

；
（2）检查图1装置气密性的方法是：

在乳胶管上夹弹簧夹，向长颈漏斗内加水，至形成液封，再加适量水，静置一段时间后，若长颈漏斗液面与试管内液面差保持不变，说明气密性良好（合理均可）

；
（3）图2装置中油层的作用是

防止CO₂溶于水

；
（4）

调节量气管高度，使反应前后两边液面相平

（填操作方法）可使反应前后油层上方气体压强和外界大气压相同，此时排出水的体积即为生成二氧化碳的体积．
乙组同学的实验方法是：将采集到的样品用水冲洗后晾干，称取20.00g样品平均分成两份，分别与足量相同质量分数的稀盐酸反应进行下列测定（如图3），经数据处理得到释放出二氧化碳的质量与反应时间的关系图（如图4）．

①图3所示实验中数据记录纸上应该连续记录的实验数据是

电子天平示数

 和

计时器示数（答案不分先后顺序）

．
②由图4中曲线可以看出，固体物质与液体物质反应，当其他条件相同时，接触面积越

大

，其反应速率越

快

．
③试求样品中碳酸钙的质量分数（假设样品中其他杂质不参加反应，不考虑水、氯化氢逸出）．

Answer 1

分析：（1）根据常用仪器的名称回答；
（2）通过改变装置内压强，依据改变体系内压强时产生的现象，进行装置气密性的检验；
（3）根据二氧化碳的性质，分析装置中加入油层所起到的作用；
（4）根据对装置作用的理解，确定使反应前后油层上方气体压强和外界大气压相同的操作方法；
①结合题干、图3和图4中的量分析解答；
②由图4中的图象对比分析解答；
③由石灰石的质量和图4中所示的二氧化碳的质量，根据碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式可以计算出样品中碳酸钙的质量分数．

解答：解：（1）仪器①为向发生装置内加入液体药品的长颈漏斗，仪器②为固体装置的铁架台；
（2）关闭导管使装置形成封闭体系，然后通过长颈漏斗向装置内倒水，若装置气密性良好，则水不能持续倒入，检验装置I的气密性；
（3）因为二氧化碳能溶于水，影响实验结果，不溶于油，所以加入油防止CO₂溶于水；
（4）若使反应前后油层上方气体压强和外界大气压相同，根据物理压强平衡的原理，只要使两侧的液面齐平即可；
①结合图4所示的两个量可知：图3实验数据记录纸上应该连续记录的实验数据是：电子天平示数和计时器示数；
②由图4所示的图象可知：在反应结束前某一温度时，粉末状的石灰岩产生的二氧化碳多，是由于粉末状的石灰岩与稀盐酸的接触面积大，因此反应速率快；块状的石灰岩产生的二氧化碳少，是由于块状的石灰岩与稀盐酸的接触面积小，因此反应速率慢；
③设每份样品中CaCO₃的质量为x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
 x                   3.30g

100

x

=

44

3.30g

   x=7.50g
样品中碳酸钙的质量分数为

7.50g

20g÷2

×100%=75.0%
故答案为：
（1）长颈漏斗；铁架台；
（2）在乳胶管上夹弹簧夹，向长颈漏斗内加水，至形成液封，再加适量水，静置一段时间后，若长颈漏斗液面与试管内液面差保持不变，说明气密性良好（合理均可）；
（3）防止CO₂溶于水；
①电子天平示数；计时器示数（答案不分先后顺序）；
②大，越快；
③样品中碳酸钙的质量分数为75.0%．

点评：掌握装置气密性检验一般方法，本题主要考查分析和应用信息解答实际问题的能力，要结合物质的性质和反应规律进行综合分析．