Question

9．活性碳酸鈣（CaCO₃）和炭黑（C）常用作橡膠的填充料，用來(lái)改良橡膠性能．在不同的橡膠制品中，對(duì)活性碳酸鈣和炭黑的投料比有不同的要求．現(xiàn)有一份由活性碳酸鈣和炭黑組成的橡膠填充料樣品，為測(cè)定其中活性碳酸鈣的含量，小科用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖連接裝置并檢查裝置的氣密性；
②取樣品4.0g，置于甲中的硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，乙中加入足量的氫氧化鈉溶液；
③通入干燥的氧氣一段時(shí)間后，電子稱(chēng)的示數(shù)穩(wěn)定在150.0g；
④繼續(xù)保持氧氣通入，點(diǎn)燃酒精噴燈，加強(qiáng)熱；
⑤充分反應(yīng)后（C被完全氧化，CaCO₃被完全分解），最終電子稱(chēng)的示數(shù)穩(wěn)定在152.2g；
⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)中所用的氧氣可以在實(shí)驗(yàn)室中利用過(guò)氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）分解得到．
（2）步驟③中先通入干燥的氧氣一段時(shí)間的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾．
（3）計(jì)算樣品中活性CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（結(jié)果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)原理，進(jìn)行分析解答．
（2）通入干燥的氧氣一段時(shí)間，能排出裝置內(nèi)的空氣，進(jìn)行分析解答．
（3）根據(jù)題意，C被完全氧化生成二氧化碳，CaCO₃被完全分解生成氧化鈣和二氧化碳；氫氧化鈉溶液滴加的質(zhì)量即為生成二氧化碳的質(zhì)量，則生成二氧化碳的質(zhì)量為152.2g-150.0g=2.2g；由反應(yīng)的化學(xué)方程式列式計(jì)算出參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出活性CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中所用的氧氣可以在實(shí)驗(yàn)室中利用過(guò)氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）分解得到．
（2）通入干燥的氧氣一段時(shí)間，能排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾．
（3）設(shè)樣品中碳酸鈣的質(zhì)量為x，高溫分解生成二氧化碳的質(zhì)量為y
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑        C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂
100                         44           12              44
x                               y             4g-x          2.2g-y
$\frac{100}{44}=\frac{x}{y}$        $\frac{12}{44}=\frac{4g-x}{2.2g-y}$     解得：x=$\frac{85}{22}$g
樣品中活性CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{85}{22}g}{4g}$×100%≈96.6%．
答：（1）過(guò)氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）；（2）排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾；（3）樣品中活性CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題難度不大，掌握根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算即可正確解答本題，細(xì)致地分析題意、圖示信息等各種信息，確定二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量是正確解答本題的前提和關(guān)鍵．