Question

9．某同學(xué)設(shè)計了如圖的實驗裝置來粗略地測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)方程式為CaC₂+2H₂O→C₂H₂↑+Ca（OH）₂；裝置B、C的作用是貯水，以使燒瓶中產(chǎn)生的氣體CH≡CH進入B時，排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積，燒瓶要干燥，放入電石后應(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，否則產(chǎn)生乙炔太多超過B的容積，無法測定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測出體積數(shù)據(jù)小，誤差大；若容器B的容積為250mL，則所用電石的質(zhì)量應(yīng)在0.60 g左右（選填：0.03，0.60，1.00，1.50，2.00）．
（3）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．
（4）實驗中測得排入量筒中水的體積為V mL、電石的質(zhì)量為W g，則電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{0.29V}{W}$%（不計算導(dǎo)管中殘留的水，氣體中飽和的水蒸氣等也忽略不計）．

Answer 1

分析 乙炔難溶于水，用如圖的實驗裝置來粗略地測定電石中碳化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通過排水法測電石和水制取乙炔的體積測電石中碳化鈣的質(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，無法測定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測出體積數(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，無法測定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產(chǎn)生250mLC₂H₂時所需電石的質(zhì)量為0.71g，即需要電石的最大質(zhì)量不能超過0.71g；
（3）根據(jù)分液漏斗構(gòu)造和使用方法分析往燒瓶里滴加水的操作；
（4）依據(jù)反應(yīng)定量關(guān)系CaC₂-----C₂H₂，計算得到乙炔的質(zhì)量，計算電石中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氣體進入B時排出與它等體積的水進入量筒C來測定生成乙炔的量；
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進入B時，排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積；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，無法測定其體積；若選擇的電石的質(zhì)量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據(jù)1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產(chǎn)生250mLC₂H₂時所需電石的質(zhì)量為$\frac{0.25L}{22.4L/mol}$×64g/mol≈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電石進行實驗，
故答案為：生成C₂H₂太多，超過B的空間；生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大；0.60；
（3）分液漏斗含有可選擇的活塞，能控制滴加液體的速率，所以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，
故答案為：輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產(chǎn)生氣體為止；
（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)為$\frac{0.29V}{W}$%，
故答案為：$\frac{0.29V}{W}$．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗分析判斷，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)的分析和計算，乙炔性質(zhì)和制備，掌握實驗基本操作和實驗設(shè)計方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．