Question

为测定碳酸钙纯度（设含杂质SiO₂），学生设计了如下几个实验方案．请回答每个方案中提出的问题．
【方案I】
（1）称取碳酸钙样品 M g；
（2）加入过量盐酸；
（3）收集并测定生成的气体体积 V mL．
问题1：反应结束后，量气管中的显示如图所示，接下来的操作是：

 

，读出甲管中液面的读数．
【方案II】
（1）称取碳酸钙样品 M g；
（2）用c mol/L 盐酸 V mL（过量）溶解样品；
（3）取溶解后的溶液

V

10

mL，以酚酞作指示剂，用c′mol/L NaOH溶液滴定，恰好用去V′mL．
问题2：列出本实验中所用到的主要仪器名称（除铁架台及附件、烧杯之外）

 

．
问题3：碳酸钙纯度计算公式

 

．
问题4：当碳酸钙溶解完全后，少量未溶的SiO₂没过滤去，结果得到碳酸钙纯度

 

（偏大、偏小或无影响）
【方案Ⅲ】
（1）称取碳酸钙样品 M g；
（2）加入足量c mol/L盐酸V mL使之完全溶解；
（3）过滤并取滤液；
（4）在滤液中加入过量c′mol/L Na₂CO₃溶液V′mL；
（5）将步骤（4）中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为M′g．
问题5：此方案中不需要的数据是

 

（填选项编号）．
A．c、V        B．c′、V′C． M′D． M
问题6：为减少实验误差，步骤（3）、（5）过滤后都要对沉淀进行洗涤，如果步骤（3）未经洗涤，则测定的碳酸钙的纯度将

 

（偏大、偏小、无影响，下同）；如果步骤（5）未经洗涤，则测定的碳酸钙纯度将

 

．
问题7：判断步骤（4）中Na₂CO₃溶液是否过量的方法是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：问题1：量气管读数时，应向下移动乙管，使甲、乙两管中的液面持平，再读出甲管中液面的读数；
问题2：依据实验步骤分析所需仪器，需要取用固体试剂，天平称量，溶解后剩余盐酸用氢氧化钠溶液滴定需要滴定管，锥形瓶等；
问题3：根据酸碱中和滴定中氢氧化钠消耗的氯化氢计算出碳酸钙反应消耗的氯化氢，再根据碳酸钙与氯化氢反应的关系式计算出碳酸钙的物质的量、质量及样品中碳酸钙的质量分数；
问题4：酸碱中和反应滴定终点为中性，不会溶解二氧化硅，二氧化硅也不与盐酸反应，不会影响滴定结果；
问题5：加入过量盐酸，碳酸钙全部溶解为氯化钙溶液，加入过量碳酸钠会沉淀钙离子为碳酸钙沉淀，所以最后洗涤干燥得到的沉淀质量即为样品中碳酸钙质量，计算得到质量分数；
问题6：步骤3未经洗涤，则滤液中钙离子偏少，则导致测定的碳酸钙的纯度将偏小；步骤5沉淀表面会沾有杂质，沉淀不洗涤，称量得到沉淀质量增大，含量偏高；
问题7：静置后，往上层清液中滴加Na₂CO₃溶液，若没有白色沉淀生成，则Na₂CO₃溶液过量；

解答： 解：问题1：量气管读数时，应向下移动乙管，使甲、乙两管中的液面持平，再读出甲管中液面的读数；故答案为：向下移动乙管，使甲、乙两管中的液面持平；
问题2：依据实验步骤分析所需仪器，需要取用固体试剂，天平称量，溶解后剩余盐酸用氢氧化钠溶液滴定需要滴定管、锥形瓶等，所以使用的仪器为：酸式滴定管（或移液管）、碱式滴定管、锥形瓶、托盘天平、药匙，
故答案为：酸式滴定管（或移液管）、碱式滴定管、锥形瓶、托盘天平、药匙；
问题3：碳酸钙消耗的氯化氢的物质的量为：c mol×V×10^-3mol/L-10c′mol×V′×10^-3mol/L=（cV-10c′V′）×10^-3mol，
碳酸钙与氯化氢反应的关系式为：CaCO₃～2HCl，碳酸钙的物质的量为：

1

2

（cV-10c′V′）×10^-3mol，
所以样品中碳酸钙的质量分数为：

100× 1 2 (cV-10c′V′)×10 -3

M

×100%=

50(cV-10c′V′)×10 -3

M

×100%，
故答案为：

50(cV-10c′V′)×10 -3

M

×100%；
问题4：酸碱中和反应终点是利用指示剂变色确定，滴定终点为中性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不与盐酸反应，所以无影响，故答案为：无影响；
问题5：加入过量盐酸，碳酸钙全部溶解为氯化钙溶液，加入过量碳酸钠会沉淀钙离子为碳酸钙沉淀，所以最后洗涤干燥得到的沉淀质量即为样品中碳酸钙质量，计算得到质量分数，需要数据是称取碳酸钙样品m g，将步骤（4）中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为m₁g，所以不需要的是：A．c、V 和B．c′、V′，
故答案为：AB；
问题6：步骤3未经洗涤，则滤液中钙离子偏少，则导致测定的碳酸钙的纯度将偏小；步骤5若沉淀不洗涤，沉淀表面会沾有杂质，则称量得到沉淀质量会增大，测定的样品中碳酸钙的含量偏高；故答案为：偏小；偏大；
问题7：静置后，往上层清液中滴加Na₂CO₃溶液，若没有白色沉淀生成，则Na₂CO₃溶液过量；故答案为：静置后，往上层清液中滴加Na₂CO₃溶液，若没有白色沉淀生成，则Na₂CO₃溶液过量；

点评：本题考查了探究碳酸钙样品的含量、性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，注意掌握实验过程中的数据分析与应用方法，明确评价实验方案的原则．