Question

9．某同学设计了如图的实验装置来粗略地测定电石中碳化钙的质量分数．
（1）烧瓶中发生反应的化学方程式为CaC₂+2H₂O→C₂H₂↑+Ca（OH）₂；装置B、C的作用是贮水，以使烧瓶中产生的气体CH≡CH进入B时，排出与它等体积的水，进入量筒C测定乙炔的体积，烧瓶要干燥，放入电石后应塞紧橡皮塞，这是为了防止电石与残留的水作用，防止产生的乙炔逸散到大气中．
（2）所用电石质量不能太大，否则产生乙炔太多超过B的容积，无法测定，也不能太小，否则生成乙炔太少，测出体积数据小，误差大；若容器B的容积为250mL，则所用电石的质量应在0.60 g左右（选填：0.03，0.60，1.00，1.50，2.00）．
（3）由分液漏斗往烧瓶里滴加水的操作方法是轻轻旋开活塞，使水缓慢滴下，直到不再产生气体为止．
（4）实验中测得排入量筒中水的体积为V mL、电石的质量为W g，则电石中碳化钙的质量分数是$\frac{0.29V}{W}$%（不计算导管中残留的水，气体中饱和的水蒸气等也忽略不计）．

Answer 1

分析 乙炔难溶于水，用如图的实验装置来粗略地测定电石中碳化钙的质量分数，通过排水法测电石和水制取乙炔的体积测电石中碳化钙的质量分数，因电石和水反应制乙炔，所以反应前烧瓶中不能有水，所用电石质量不能太大，否则产生乙炔太多超过B的容积，无法测定，也不能太小，否则生成乙炔太少，测出体积数据小，误差大，由分液漏斗往烧瓶里滴加水的操作方法是轻轻旋开活塞，使水缓慢滴下，直到不再产生气体为止，量筒中水的体积就近似等于乙炔的体积，据此结合方程式可算出电石中的碳化钙的质量，再算出其质量分数，
（1）电石和水反应的方程式为CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；装置BC是排水量气方法测定生成乙炔的体积，B贮水，C接受排出的水；烧瓶要干燥，放入电石后应塞紧橡皮塞，否则产生的乙炔逸散到大气中产生误差；
（2）若电石的质量太大，则生成C₂H₂太多，超过B的空间，无法测定其体积；若选择的电石的质量太小，则生成的C₂H₂太少，测定误差会更大．根据1molCaC₂-1molC₂H₂，可计算产生250mLC₂H₂时所需电石的质量为0.71g，即需要电石的最大质量不能超过0.71g；
（3）根据分液漏斗构造和使用方法分析往烧瓶里滴加水的操作；
（4）依据反应定量关系CaC₂-----C₂H₂，计算得到乙炔的质量，计算电石中CaC₂的质量分数．

解答 解：（1）电石和水反应的方程式为CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；装置B用于贮水以便烧瓶中生成的C₂H₂气体进入B时排出与它等体积的水进入量筒C来测定生成乙炔的量；
电石和水反应生成乙炔，烧瓶要干燥，放入电石后应塞紧橡皮塞，否则产生的乙炔逸散到大气中产生误差，
故答案为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；贮水，以使烧瓶中产生的气体CH≡CH进入B时，排出与它等体积的水，进入量筒C测定乙炔的体积；防止电石与残留的水作用，防止产生的乙炔逸散到大气中；
（2）若电石的质量太大，则生成C₂H₂太多，超过B的空间，无法测定其体积；若选择的电石的质量太小，则生成的C₂H₂太少，测定误差会更大．根据1molCaC₂-1molC₂H₂，可计算产生250mLC₂H₂时所需电石的质量为$\frac{0.25L}{22.4L/mol}$×64g/mol≈0.71g，即需要电石的最大质量不能超过0.71g，结合题目信息，应选择0.60g电石进行实验，
故答案为：生成C₂H₂太多，超过B的空间；生成的C₂H₂太少，测定误差会更大；0.60；
（3）分液漏斗含有可选择的活塞，能控制滴加液体的速率，所以由分液漏斗往烧瓶里滴加水的操作方法是轻轻旋开活塞，使水缓慢滴下，直到不再产生气体为止，
故答案为：轻轻旋开活塞，使水缓慢滴下，直到不再产生气体为止；
（4）设产生VmL气体需要CaC₂的质量为mg，则
                  CaC₂-----C₂H₂，
                    64g   22400mL
                     m     VmL
解得m≈0.0029V，则电石中CaC₂的质量分数为$\frac{0.29V}{W}$%，
故答案为：$\frac{0.29V}{W}$．

点评 本题考查了物质性质的探究实验分析判断，为高频考点，侧重于学生的实验数据的分析和计算，乙炔性质和制备，掌握实验基本操作和实验设计方法是解题关键，题目难度中等．