Question

14．實驗設計是化學實驗的重要環(huán)節(jié)．請根據下列實驗要求回答相關問題：

【活動與探究一】收集不同體積比例的二氧化碳和一氧化碳混合氣體．
方案一：如圖1所示
（1）請寫出硬質玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂：
（2）該實驗能獲得二氧化碳和一氧化碳混合氣體，其原因是一氧化碳沒有完全參與反應，有剩余
方案二：根據如圖2裝置所示請回答下列問題：（提示：飽和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl氣體，部分夾持裝置及導管已略去）
（1）寫出裝置A中發(fā)生反應的化學方程式：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）CO氣體應由b（填“a”或“b”）通入，在C中混合后，由另一導管導出．
（3）裝置C中濃硫酸的兩點主要作用：
①干燥氣體，減少實驗誤差；②通過觀察導管口的氣泡來判斷是否得到了混合氣體．
測定某鈣片中碳酸鈣的質量分數，用如圖3裝置進行如下實驗：①取研碎后的鈣片4克，倒入氣密性良好的錐形瓶中，然后在分液漏斗中加入適量的稀鹽酸，置于電子天平上測出裝置總質量．②打開活塞，滴入足量稀鹽酸后關閉活塞，待氣泡不再冒出時，測出反應后裝置總質量．③整理相關數據如下表，計算出鈣片中碳酸鈣的質量分數．

反應前總質量（克）	275.58
反應后總質量（克）	274.92
反應前后質量差（克）	0.66
容器內氣體質量差（克）	m

（1）該實驗中，如果裝置中不加固態(tài)干燥劑（吸水不吸二氧化碳），則最終所算得鈣片中碳酸鈣的質量將偏大（填“偏大”“偏小”或“不變”）．
（2）反應前容器內是空氣（密度為ρ₁），反應后全部是CO₂（密度為ρ₂）．則反應前后容器（容積為V）內的氣體質量差m為（ρ₂-ρ₁）V．（用字母表示，反應物的體積忽略不計）
（3）小明查閱有關數據后，計算出反應前后容器內的氣體質量差m為0.22克，結合表中數據，計算該鈣片中碳酸鈣的質量分數．（鈣片中的其它成分不與鹽酸反應）．

Answer 1

分析 【活動與探究一】方案一：硬質玻璃管中一氧化碳與氧化鐵在高溫條件下生成鐵和二氧化碳，寫出反應的化學方程式即可．
方案二：根據反應的原理以及化學方程式的書寫方法來分析；要根據裝置的特點來分析；根據濃硫酸的吸水性來分析．
【活動與探究二】（1）根據干燥劑應具備的性質分析；
（2）根據氣體的密度、體積和質量的關系分析計算；
（3）根據二氧化碳的質量求出碳酸鈣的質量，再計算出該鈣片中碳酸鈣的質量分數．

解答 解：【活動與探究一】方案一：（1）硬質玻璃管中一氧化碳與氧化銅在高溫條件下生成銅和二氧化碳，反應的化學方程式為：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．故填：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（2）通入玻璃管內的一氧化碳沒有完全參與反應，與生成的二氧化碳組成了混合氣體，故填：一氧化碳沒有完全參與反應，有剩余；
方案二：（1）大理石的主要成分是碳酸鈣，與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）一氧化碳氣體要能進能出，所以要從b管進入；故填：b；
（3）濃硫酸具有吸水性，用于干燥二氧化碳，并能根據導管口的氣泡來分析氣體組成．故填：通過觀察導管口的氣泡來判斷是否得到了混合氣體．
【活動與探究二】（1）該實驗中，如果裝置中不加固態(tài)干燥劑，水蒸氣揮發(fā)，使得最終所算得鈣片中碳酸鈣的質量將偏大；故填：偏大；
（2）反應前容器內是空氣（密度為ρ₁），反應后全部是二氧化碳（密度為ρ₂），則反應前后容器（容積為V）內的氣體質量差為m為：（ρ₂-ρ₁）V；故填：（ρ₂-ρ₁）V；
（3）設鈣片中碳酸鈣的質量為x
反應后生成的二氧化碳的質量為：0.66g+0.22g=0.88g
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                   0.88g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{0.88g}$
  解得：x=2g
該鈣片中碳酸鈣的質量分數為：$\frac{2g}{4g}$×100%=50%
故答為：該鈣片中碳酸鈣的質量分數為50%．

點評 本題考查了獲取二氧化碳和一氧化碳混合氣體的二種實驗方案，掌握化學方程式的寫法、反應的原理以及過程，知道固體質量的減少量和反應器內氣體的增量就是生成二氧化碳的質量；根據氣體的質量算出碳酸鈣的質量，再計算質量分數是解題的關鍵．