Question

学习兴趣小组对贝壳中碳酸钙的含量进行探究。

（提出问题）如何选择药品和设计装置进行测定？

（查阅资料）贝壳的主要成分是CaCO₃，其它成分对实验影响忽略不计室温时，CaCO₃不溶于水，CaSO₄微溶于水

（设计与实验）实验一：选择药品。分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在图1的三颈烧瓶中反应，采集数据

（1）图1中反应的化学方程式是_________

（2）据图2分析，选择粉末状样品的依据是________

（3）据图3分析，影响实验测定准确性的原因：一是水蒸气含量增加；二是_____

实验二：设计装置。小组设计了图4装置进行测定

 

（4）打开活塞，稀硫酸进入试管，观察到的现象是_________。 反应结束后进行读数。读数前调节水准管与量气管液面相平的原因是_____

实验三：优化装置。在老师指导下，小组优化并设计了图5装置进行测定

 

（5）试剂a是__________

（6）检查该装置气密性的方法是________

（7）加入足量稀硫酸，一段时间后反应停止。再加入氯化铵溶液，发现又产生气泡，推测加入氯化铵的作用是__________

（数据处理）

（8）实验三中，样品质量为m g，加入稀硫酸体积为V₁mL，加入氯化铵溶液体积为V₂ mL，右侧针筒最后读数为V mL，则反应生成CO₂体积为______。该实验条件下CO₂密度为d g/mL，则样品碳酸钙质量分数表达式为________

（反思与评价）

（9）与实验二相比，实验三的优点是______（写一点）。

Answer

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 单位时间内，反应效率更高 浓盐酸挥发出来的HCl气体增加 试管中出现气泡，量气管内液面下降，水准管内液面上升 使内外压强平衡 浓硫酸 将右侧注射器的活塞向右拉，松手，活塞恢复至原处 促进微溶的硫酸钙溶解，使硫酸继续与碳酸钙反应 VmL−（V1mL+V2mL） ×100% 样品中的碳酸钙能全部与稀硫酸反应，测定的结果更准确

【解析】

（1）由题意可知，图1中的反应是贝壳中的碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故反应的化学方程式写为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。

（2）由图2可知，粉末状贝壳与盐酸反应的时间短，说明单位时间内，反应效率更高，故填单位时间内，反应效率更高。

（3）由图3可知，随反应时间的延长，浓盐酸挥发出来的HCl气体增加，也能影响实验测定准确性，故填浓盐酸挥发出来的HCl气体增加。

（4）稀硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，观察到的现象是试管中出现气泡，量气管内液面下降，水准管内液面上升，故填试管中出现气泡，量气管内液面下降，水准管内液面上升；

由题意可知，影响实验测定准确性的因素包括压强，读数前调节水准管与量气管液面相平可以使内外压强平衡，避免压强不同对实验的准确性产生干扰，故填使内外压强平衡。

（5）试剂a为浓硫酸，用浓硫酸吸收生成二氧化碳中的水分，避免水分对测定二氧化碳产生干扰，故填浓硫酸。

（6）检查该装置气密性的方法是连接装置，将右侧注射器的活塞向右拉，松手，如果活塞恢复至原处，证明装置不漏气，故填将右侧注射器的活塞向右拉，松手，活塞恢复至原处。

（7）氯化铵溶液，发现又产生气泡，说明加入氯化铵后硫酸与碳酸钙继续反应，说明氯化铵能够促进硫酸钙的溶解，故填促进微溶的硫酸钙溶解，使硫酸继续与碳酸钙反应。

（8）实验后收集到的气体包括二氧化碳和空气，其中空气的体积=V1mL+V2mL，所以反应生成CO2体积=VmL−（V1mL+V2mL），故填VmL−（V1mL+V2mL）；

由化学方程式CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑可知，参加反应的碳酸钙与生成的二氧化碳的质量比=100：44，消耗碳酸钙的质量为g，样品碳酸钙质量分数表达式=×100%，故填×100%。

（9）与实验二相比，实验三的优点是样品中的碳酸钙能全部与稀硫酸反应，测量的结果更准确，故填样品中的碳酸钙能全部与稀硫酸反应，测定的结果更准确。