Question

（16分）为测定碳酸钙的纯度（杂质SiO₂），学生设计了如下几个实验方案，请回答每个方案中的问题。（相对原子质量：C=12  O=16  Ca=40）

【方案Ⅰ】如图：

①称取碳酸钙样品m g；

②加入过量盐酸；

③测定仪器A的增重为a g。

（1）仪器A的名称是____________。

【方案Ⅱ】

①称取碳酸钙样品5.0 g；

②用1.00 mol/L盐酸100.0 mL（过量）溶解样品；

③取溶解后溶液体积的1/10 用0.1000mol/L NaOH溶液滴定，重复滴定三次，平均用去15.00mL。

（2）该碳酸钙样品的纯度=               。（计算结果保留三位有效数字）

【方案Ⅲ】

①称取碳酸钙样品mg；

②高温煅烧1000 ℃直至质量不再改变，冷却后称量，固体质量为m’g。

（3）本方案中的“冷却”应在干燥器中进行，理由是                             。

【方案Ⅳ】

①称量碳酸钙样品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/LNa₂CO₃溶液V’ mL；

⑤将步骤④中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为b g。

（4）此方案中不需要的数据是（填字母序号）             。

A．m           B．c、V          C．c’、V’            D．b

（5）综上所述，你认为四个方案中，最好的方案是         。写出其它一个方案的缺点：（如：方案Ⅳ；沉淀的洗涤、干燥、称量操作过程复杂，容易造成较大误差。）

方案        ；                                                    。

Answer

（16分）

（1）干燥管（2分）

（2）85.0% （3分）

（3）防止生成的氧化钙与空气中的H2O、CO2反应，造成质量改变而产生误差（2分）

（4）B C（3分。全对3分，只选一个且正确给2分，有错不给分）

（5）Ⅱ（2分）；Ⅰ（1分）；气体质量难以测量准确（3分。或回答①装置中原有的CO2也被碱石灰吸收；②反应产生的CO2未被完全吸收；③空气中的H2O和CO2 也被碱石灰吸收；④加入的硫酸的量不足，未能将碳酸钠完全反应；⑤装置的气密性不好等答案也可。）

或：Ⅲ（1分）；实验室难于提供1000 ℃的高温（3分）

【解析】

试题分析：（1）仪器A的名称是球形干燥管；

（2）用去NaOH物质的量是0.015L×0.1000mol/L，则100mL溶液中与碳酸钙反应的HCl的物质的量是1.0mol/L×0.1L-0.015L×0.1000mol/L×10=0.085mol，根据CaCO3与HCl的物质的量关系可知，碳酸钙的物质的量是0.085mol/2=0.0425mol，所以该碳酸钙样品的纯度是0.0425mol×100g/mol/5.0g×100%=85%；

（3）高温煅烧碳酸钙生成氧化钙和二氧化碳，而氧化钙极易与空气中的水、二氧化碳反应，所以本方案中的“冷却”应在干燥器中进行，理由是防止生成的氧化钙与空气中的H2O、CO2反应，造成质量改变而产生误差；

（4）方案IV的原理是利用碳酸钙样品溶于足量的稀盐酸后再与过量的碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀的质量，计算碳酸钙样品的纯度，所以盐酸与碳酸钠的浓度与体积的数据对计算碳酸钙样品的纯度无关，只利用生成的碳酸钙的质量除以样品的质量即可，所以方案IV中不需要的数据是BC；

（5）在以上四个方案中最好的是方案II，操作简单，误差较小，浓度高；而方案I中的碱石灰不仅吸收反应生成的二氧化碳，还吸收空气中的二氧化碳、水蒸气，造成误差较大；方案III需要的温度较高，实验室难以实现。

考点：考查对实验方案的评价