Question

11．某興趣小組為了測(cè)定本地所產(chǎn)礦石A的純度，利用如圖裝置設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：
【實(shí)驗(yàn)原理】：測(cè)定一定質(zhì)量的礦石A與足量稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳在常溫常壓下的體積，根據(jù)密度求出二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式算出礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而求出礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①連接裝置并檢查裝置氣密性；
②在試管B中加入10克礦石A，分液漏斗中加入足量的稀鹽酸，C、D管中加入一定量的水，C管的液面上加一 層油，并將分液漏斗A和試管B用長(zhǎng)導(dǎo)管E連接起來(lái)．
③記錄C中液面刻度（C為帶有刻度的玻璃管）；
④由A向B中滴加稀鹽酸至過(guò)量；
⑤待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄C中B
液面刻度，計(jì)算得到氣體的體積為V mL（經(jīng)查，該氣體密度為ρg/L）；
⑥計(jì)算氣體的質(zhì)量并由此求出礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【實(shí)驗(yàn)分析】
（1）小明同學(xué)認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)前要將礦石A 全磨成粉末狀，你認(rèn)為他的目的是：使礦石A中的碳酸鈣能被稀鹽酸充分反應(yīng)完；
（2）小潔同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中最經(jīng)典的是連接儀器A和儀器B的橡膠管E，你認(rèn)為如果沒(méi)有橡膠管E，則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生何種影響？滴加的稀鹽酸會(huì)將試管B中空氣排入C管中，使測(cè)得的二氧化碳的體積偏大
（3）檢查該裝置的氣密性時(shí)，如圖準(zhǔn)備好裝置，在C、D兩管中裝好水且液面相平，提高D管，C、D管之間能產(chǎn)生穩(wěn)定的液面差，則氣密性良好；
（4）通常實(shí)驗(yàn)前須估算藥品用量，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鹽酸的量不足，應(yīng)中途加酸還是重新實(shí)驗(yàn)：清判斷并說(shuō)明理由重新實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橹型炯铀幔�裝置中的氣體會(huì)逸出．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)同學(xué)們才發(fā)現(xiàn)由于粗心，小偉將植物油加到了D管的水面上，大家一致認(rèn)為由于該粗心將會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生誤差，你認(rèn)為該誤差是偏�。ㄌ钇�大或偏小）．
（6）化學(xué)老師看了他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，對(duì)他們的設(shè)計(jì)方案和合作意識(shí)、探究精神都給予了很高的評(píng)價(jià)，并對(duì)他們進(jìn)行啟發(fā)：二氧化碳的質(zhì)量可以根據(jù)質(zhì)量守恒定律，測(cè)反應(yīng)前后燒杯中剩余物質(zhì)的質(zhì)量之差來(lái)求得，于是他們又在燒杯中進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：

實(shí)驗(yàn)次數(shù) 項(xiàng)目	第一次	第二次	第三次
所取礦石A的質(zhì)量/g	12	12	15
所加稀鹽酸的質(zhì)量/g	120	150	100
剩余物質(zhì)的質(zhì)量	127.6	157.6	110.6

請(qǐng)你和他們一起完成實(shí)驗(yàn)數(shù)記的分析和計(jì)算：
①當(dāng)所取礦石A和稀鹽酸的質(zhì)量比3：25時(shí)，礦石A和稀鹽酸恰好完全反應(yīng)．
②礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
③所用稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)分析】
（1）從將石灰石全磨成粉末狀，能增大石灰石與稀鹽酸的接觸面積使反應(yīng)速率更快去分析解答；
（2）從如果沒(méi)有橡膠管E，加入稀鹽酸也會(huì)占據(jù)一定體積，使測(cè)得的二氧化碳的體積偏大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大去分析解答；
（3）從如氣密性不好，根據(jù)連通器原理兩側(cè)兩端液面相平去分析解答；
（4）從如果中途加酸會(huì)導(dǎo)致裝置中氣體漏出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果去分析解答；
（5）從實(shí)驗(yàn)中將植物油加到了C管的水面上，其目的是防止產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w溶于水或與水發(fā)生反應(yīng)去分析解答；
（6）①?gòu)谋碇袛?shù)據(jù)：三次生成二氧化碳的質(zhì)量都相等，但加入稀鹽酸的質(zhì)量和石灰石的質(zhì)量不相等去分析解答；
②根據(jù)12g石灰石完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g去分析解答；
③根據(jù)100g稀鹽酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g去分析解答．【解答】

解答 解：【實(shí)驗(yàn)分析】
（1）實(shí)驗(yàn)前要將石灰石全磨成粉末狀，能增大石灰石與稀鹽酸的接觸面積使反應(yīng)速率更快；
（2）如果沒(méi)有橡膠管E，加入稀鹽酸也會(huì)占據(jù)一定體積，使測(cè)得的二氧化碳的體積偏大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大；
（3）檢查該裝置的氣密性時(shí)，如圖準(zhǔn)備好裝置，在C、D兩管中裝好水且液面相平，提高D管，C、D管液面產(chǎn)生固定的液面差，則氣密性良好，否則根據(jù)連通器原理兩側(cè)兩端液面相平；
（4）通常實(shí)驗(yàn)前須估算藥品用量，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鹽酸的量不足，如果中途加酸會(huì)導(dǎo)致裝置中氣體漏出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故應(yīng)重新實(shí)驗(yàn)；
（5）實(shí)驗(yàn)中將植物油加到了C管的水面上，其目的是防止產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w溶于水或與水發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致測(cè)得二氧化碳的體積偏小，從而使碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小；
（6）①由表中數(shù)據(jù)：第一次生成二氧化碳質(zhì)量為：12g+120g-127.6g=4.4g，第二次生成二氧化碳的質(zhì)量：12g+150g-157.6g=4.4g；二者生成二氧化碳的質(zhì)量相同，加入石灰石的質(zhì)量都是12g，但是第二次加入酸的質(zhì)量是150g，說(shuō)明12石灰石中的碳酸鈣完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為：4.4g；第三次生成二氧化碳的質(zhì)量為：15g+100g-110.6g=4.4g，石灰石的質(zhì)量增加到了15g，但是二氧化碳的質(zhì)量卻沒(méi)有增加，說(shuō)明100g稀鹽酸完全反應(yīng)可生成4.4g二氧化碳；故12g石灰石和100g稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，其質(zhì)量比為：12g：100g=3：25；故答案為：3：25；
②由上面①的分析可知12g石灰石完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，設(shè)：礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，
        CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
        100                   44
        12g×x                4.4g
$\frac{100}{12g×x}$=$\frac{44}{4.4g}$ 
      x=83.3%
答：礦石A中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.3%
③由上面①的分析可知100g稀鹽酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，設(shè)所用稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
       73             44
      100g×y         4.4g
$\frac{73}{100g×y}$=$\frac{44}{4.4g}$
y=7.3%
答：稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%．
故答案為：
（1）使礦石A中的碳酸鈣能被稀鹽酸充分反應(yīng)完
（2）滴加的稀鹽酸會(huì)將試管B中空氣排入C管中，使測(cè)得的二氧化碳的體積偏大．
（3）C、D管之間能產(chǎn)生穩(wěn)定的液面差（4）重新實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橹型炯铀�，裝置中的氣體會(huì)逸出．（5）偏�。�6）①3：25（或12：100）②83.3%   ③7.3%

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的綜合考查，考查了不同實(shí)驗(yàn)方案的分析同時(shí)也考查了根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算，是中考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)．