Question

7．為測定碳酸鈣的純度（設(shè)含雜質(zhì)SiO₂），某興趣小組的同學(xué)設(shè)計了如下幾個實驗方案：
方案Ⅰ
①稱取碳酸鈣樣品M g
②用c₁mol/L的鹽酸V₁ mL（過量）溶解樣品
③取溶解后的溶液體積的十分之一，用c₂ mol/L的NaOH溶液滴定，恰用去V₂ mL．
方案Ⅱ
①稱取碳酸鈣樣品M g
②高溫煅燒直至質(zhì)量不再改變，冷卻后稱量，剩余固體質(zhì)量為M₁g
方案Ⅲ
①稱取碳酸鈣樣品M g
②加入足量c mol/L的鹽酸V mL使之完全溶解
③過濾并取濾液
④在濾液中加入過量c₁ mol/L的Na₂CO₃溶液V₁ mL
⑤將步驟④中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重，質(zhì)量為M₁g．
根據(jù)以上實驗方案，回答以下問題：
（1）方案Ⅰ中計算碳酸鈣純度的公式為$\frac{0.1{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}}{2M}$×100%．
（2）方案Ⅱ中的“冷卻”應(yīng)如何操作？應(yīng)該在干燥器中冷卻；理由是防止生成的CaO與空氣中的CO₂、H₂O反應(yīng)，造成誤差．
（3）方案Ⅲ中不需要的數(shù)據(jù)是AB（填選項編號）．
A．c、V      B．c₁、V₁      C．M₁      D．M
（4）方案Ⅲ中為了減少實驗誤差，必要的操作是C（填選項編號）．
A．精確測定Na₂CO₃溶液的體積V₁ mL
B．精確配制Na₂CO₃溶液，使其濃度為c₁ mol/L
C．將步驟③所得沉淀洗滌，洗滌液并入④中
（5）請再設(shè)計一個實驗方案：稱取CaCO₃樣品Mg，加入過量的鹽酸，收集并測定標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的氣體的體積VmL．

Answer 1

分析 （1）碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)后剩余鹽酸的十分之一被氫氧化鈉溶液中和，則與碳酸鈣反應(yīng)的鹽酸為C₁V₁×10^-3-10C₂V₂×10^-3，則碳酸鈣物質(zhì)的量為0.5（C₁V₁×10^-3-10C₂V₂×10^-3），據(jù)此計算碳酸鈣純度；
（2）因CaO會與空氣發(fā)生反應(yīng)，所以放在干燥器中冷卻；防止生成的CaO與空氣中的CO₂、H₂O反應(yīng)，造成誤差；
（3）方案Ⅲ是利用固體質(zhì)量稱量來計算碳酸鈣的純度，據(jù)此分析判斷；
（4）減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉(zhuǎn)移后沉淀出；
（5）實驗設(shè)計可以利用一定質(zhì)量的固體中加入過量鹽酸充分反應(yīng)后測定生成二氧化碳?xì)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，利用碳元素守恒計算碳酸鈣的純度．

解答 解：（1）碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)后剩余鹽酸的十分之一被氫氧化鈉溶液中和，則與碳酸鈣反應(yīng)的鹽酸為C₁V₁×10^-3-10C₂V₂×10^-3，則碳酸鈣物質(zhì)的量為0.5（C₁V₁×10^-3-10C₂V₂×10^-3），所以碳酸鈣純度為$\frac{0.1{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}}{2M}$×100%，
故答案為：$\frac{0.1{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}}{2M}$×100%；
（2）因CaO會與空氣中的CO₂、H₂O發(fā)生反應(yīng)，所以放在干燥器中冷卻，防止生成的CaO與空氣中的CO₂、H₂O反應(yīng)，造成誤差；
故答案為：應(yīng)該在干燥器中冷卻；防止生成的CaO與空氣中的CO₂、H₂O反應(yīng)，造成誤差；
（3）加入過量鹽酸，碳酸鈣全部溶解為氯化鈣溶液，加入過量碳酸鈉會沉淀鈣離子為碳酸鈣沉淀，所以最后洗滌干燥得到的沉淀質(zhì)量即為樣品中碳酸鈣質(zhì)量，計算得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要數(shù)據(jù)是稱取碳酸鈣樣品 M g，將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為M′g，不需要的數(shù)據(jù)是濃度和體積，
故答案為：AB；
（4）為減少實驗誤差，必要的操作是，減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉(zhuǎn)移后沉淀出；
A．精確測定Na₂CO₃溶液體積V′mL，利用的是沉淀質(zhì)量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，故A不符合；
B．精確配制濃度c′mol/L Na₂CO₃溶液，利用的是沉淀質(zhì)量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，與碳酸鈉濃度精確度無關(guān)，故B不符合；
C．將步驟③所得沉淀洗滌，洗滌液也應(yīng)并入④中，保證溶解的鈣離子重新全部沉淀出來，故C符合；
故答案為：C；
（5）利用一定質(zhì)量的固體中加入過量鹽酸充分反應(yīng)后測定生成二氧化碳?xì)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，利用碳元素守恒計算碳酸鈣的純度，具體方案為：稱取CaCO₃樣品M g，加入過量的鹽酸，收集并測定標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的氣體的體積VmL，
故答案為：稱取CaCO₃樣品M g，加入過量的鹽酸，收集并測定標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的氣體的體積VmL．

點(diǎn)評 本題考查了探究碳酸鈣樣品的含量、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，注意掌握實驗過程中的數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用方法，明確評價實驗方案的原則．