Question

2．某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)粗略測(cè)定電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑．裝置B和C的作用是貯水以使燒瓶中產(chǎn)生的氣體CH≡CH進(jìn)入B時(shí)排出與它等體積的水，進(jìn)入量筒C測(cè)定乙炔的體積；．燒瓶要干燥，放人電石后應(yīng)塞緊橡皮塞，這是為了防止電石與殘留的水作用，防止產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中
（2）所用電石質(zhì)量不能太大，否則生成C₂H₂太多，超過B的空間；也不能太小，否則生成的C₂H₂太少，測(cè)定誤差會(huì)更大．若容器B的容積為250mL，則所用的電石質(zhì)量應(yīng)在0.60g左右．（從以下數(shù)據(jù)選填：0.30、0.60、1.00、1.50、2.00）
（3）為了得到比較平穩(wěn)的乙炔氣流，�？捎蔑柡褪雏}水代替水．
（4）實(shí)驗(yàn)中測(cè)得排入量筒中水的體積為V mL（1.01×10⁵ Pa，0℃），電石質(zhì)量為W g．則電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{0.29V}{W}$%．（不計(jì)導(dǎo)管中殘留的水，氣體中飽和水蒸氣可忽略不計(jì)）

Answer 1

分析 乙炔難溶于水，用如圖的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)粗略地測(cè)定電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通過排水法測(cè)電石和水制取乙炔的體積測(cè)電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因電石和水反應(yīng)制乙炔，所以反應(yīng)前燒瓶中不能有水，所用電石質(zhì)量不能太大，否則產(chǎn)生乙炔太多超過B的容積，無(wú)法測(cè)定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測(cè)出體積數(shù)據(jù)小，誤差大，由分液漏斗往燒瓶里滴加水的操作方法是輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產(chǎn)生氣體為止，量筒中水的體積就近似等于乙炔的體積，據(jù)此結(jié)合方程式可算出電石中的碳化鈣的質(zhì)量，再算出其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
（1）電石和水反應(yīng)的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置BC是排水量氣方法測(cè)定生成乙炔的體積，B貯水，C接受排出的水；燒瓶要干燥，放入電石后應(yīng)塞緊橡皮塞，否則產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中產(chǎn)生誤差；
（2）若電石的質(zhì)量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無(wú)法測(cè)定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測(cè)定誤差會(huì)更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計(jì)算產(chǎn)生250mLC₂H₂時(shí)所需電石的質(zhì)量為0.71g，即需要電石的最大質(zhì)量不能超過0.71g；
（3）實(shí)驗(yàn)室一般用飽和食鹽水代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以獲得平穩(wěn)的乙炔氣流．
（4）依據(jù)反應(yīng)定量關(guān)系CaC₂-----C₂H₂，計(jì)算得到乙炔的質(zhì)量，計(jì)算電石中CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）電石和水反應(yīng)的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置B用于貯水以便燒瓶中生成的C₂H₂氣體進(jìn)入B時(shí)排出與它等體積的水進(jìn)入量筒C來(lái)測(cè)定生成乙炔的量；電石和水反應(yīng)生成乙炔，燒瓶要干燥，放入電石后應(yīng)塞緊橡皮塞，否則產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中產(chǎn)生誤差，
故答案為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；貯水以使燒瓶中產(chǎn)生的氣體CH≡CH進(jìn)入B時(shí)排出與它等體積的水，進(jìn)入量筒C測(cè)定乙炔的體積；防止電石與殘留的水作用，防止產(chǎn)生的乙炔逸散到大氣中；
（2）若電石的質(zhì)量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無(wú)法測(cè)定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測(cè)定誤差會(huì)更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計(jì)算產(chǎn)生250mLC₂H₂時(shí)所需電石的質(zhì)量為0.71g，即需要電石的最大質(zhì)量不能超過0.71g，結(jié)合題目信息，應(yīng)選擇0.60g電石進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
故答案為：生成C₂H₂太多，超過B的空間；生成的C₂H₂太少，測(cè)定誤差會(huì)更大；0.60；
（3）實(shí)驗(yàn)室一般用飽和食鹽水代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以獲得平穩(wěn)的乙炔氣流；
故答案為：飽和食鹽水；
（4）設(shè)產(chǎn)生VmL氣體需要CaC₂的質(zhì)量為mg，則
CaC₂-----C₂H₂，
64g     22400mL
m         VmL
解得m=0.0029V，則電石中CaC₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.0029V}{W}$×100%=$\frac{0.29V}{W}$%；
故答案為：$\frac{0.29V}{W}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)分析判斷，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，乙炔性質(zhì)和制備，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．