Question

11．某校科學(xué)探究小組為了測定石灰石樣品中CaCO₃的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計了多種探究方案：（資料顯示：石灰石中雜質(zhì)不溶于水，也不與酸反應(yīng)）

【探究方案一】將石灰石與稀鹽酸反應(yīng)生成的CO₂通入氫氧化鈉溶液中，稱量氫氧化鈉溶液在反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，得出CO₂質(zhì)量，進而求出石灰石中CaCO₃的質(zhì)量，為此，還需要做的一項操作是稱量石灰石樣品的質(zhì)量．寫出裝置C中反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【探究方案二】取一定量石灰石與足量稀鹽酸反應(yīng)，用如圖1所示的方法收集生成的CO₂．請回答：集氣瓶水面上放一層植物油的作用是防止二氧化碳溶于水，油面上方的空氣對測量結(jié)果無（填“有”或“無”）影響．
【實驗反思】經(jīng)過討論，同學(xué)們認為方案一有明顯的缺陷，請指出其中的一個缺陷反應(yīng)生成的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收．
【探究方案三】如圖2所示，其“一系列操作”保留過濾、洗滌和干燥，若10g樣品經(jīng)反應(yīng)后得到殘渣2g，則石灰石中CaCO₃得到質(zhì)量分數(shù)為80%．
【拓展探究】若能正確完成以下兩小題，你將獲得獎勵分4分．（化學(xué)試卷總分不超過60分
（1）小明認為方案二中石灰石樣品的質(zhì)量不能過大，你的解釋是產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失��；
（2）請你設(shè)計一個實驗驗證方案三中殘渣已清洗干凈，你的方案是取洗后的液體于試管中，加入少量碳酸鈉溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明已清洗干凈（寫出簡單的實驗操作和支持判斷的實驗現(xiàn)象）

Answer 1

分析 【探究方案一】
石灰石中的碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{碳酸鈣質(zhì)量}{石灰石樣品質(zhì)量}$×100%；
二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
【探究方案二】
二氧化碳能夠溶于水，不溶于植物油；
【實驗反思】
方案一實驗過程中，裝置中的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收；
【探究方案三】
如圖2所示，其“一系列操作”包括過濾、洗滌和干燥；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)；
【拓展探究】
（1）稀鹽酸和碳酸鈣越多，反應(yīng)生成的二氧化碳就越多；
（2）碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，氯化鈣能和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉．

解答 解：【探究方案一】
將石灰石與稀鹽酸反應(yīng)生成的CO₂通入氫氧化鈉溶液中，稱量氫氧化鈉溶液在反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，得出CO₂質(zhì)量，進而求出石灰石中CaCO₃的質(zhì)量，為此，還需要做的一項操作是稱量石灰石樣品的質(zhì)量；
裝置C中，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
故填：稱量石灰石樣品的質(zhì)量；CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【探究方案二】
集氣瓶水面上放一層植物油的作用是防止二氧化碳溶于水，油面上方的空氣對測量結(jié)果無影響，這是因為生成多少體積的二氧化碳，就有多少體積的水排入量筒中．
故填：防止二氧化碳溶于水；無．
【實驗反思】
方案一中一處明顯的缺陷是反應(yīng)生成的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收，從而導(dǎo)致測定、計算的結(jié)果偏低．
故填：反應(yīng)生成的二氧化碳不能被氫氧化鈉溶液完全吸收．
【探究方案三】
如圖2所示，其“一系列操作”包括過濾、洗滌和干燥；
若10g樣品經(jīng)反應(yīng)后得到殘渣2g，則石灰石中CaCO₃得到質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{10g-2g}{10g}$×100%=80%．
故填：干燥；80%．
【拓展探究】
（1）方案二中石灰石樣品的質(zhì)量不能過大，如果樣品質(zhì)量過大，產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失敗．
故填：產(chǎn)生二氧化碳過多，會導(dǎo)致量筒中水外溢，從而導(dǎo)致實驗失�。�
（2）驗證方案三中殘渣已清洗干凈的方法是：取洗后的液體于試管中，加入少量碳酸鈉溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明已清洗干凈．
故填：取洗后的液體于試管中，加入少量碳酸鈉溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明已清洗干凈．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．