Question

3．实验室以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）为原料制取CaCl₂.2H₂O和CaO₂的主要流程如图1：

（1）加入试剂X，调节溶液pH为碱性环境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，滤渣的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃．试剂X可以选择下列的AC（填编号）．
A．CaOB．CaCO₃    C．NH₃•H₂O   D．Ba（OH）₂
（2）操作II中进行蒸发浓缩时，除三角架、酒精灯外，还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒（坩埚钳）．
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反应中，温度不宜太高的原因是温度过高会导致双氧水分解．
（4）用下列装置如图2测定工业碳酸钙的质量分数
①按A-B-C-D顺序连接，然后从A装置通入空气，目的是让生成的二氧化碳全部放出，进入C装置，确保实验结果的准确性．
②装置D的作用为防止空气中的CO₂与Ba（OH）₂溶液反应．
③实验时，准确称取10.00g工业碳酸钙3份，进行3次测定，测得BaCO₃沉淀的平均质量为17.73g，则样品中CaCO₃的质量分数为90.00%．若无D装置，测量结果则偏大．（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）
④上述几个实验装置中有不合理之处，需改进的装置及理由是：B、C装置中，为使分液漏斗中的液体顺利流出，用橡皮管将分液漏斗与锥形瓶、分液漏斗与集气瓶连接成连通装置．

Answer 1

分析 （1）调节溶液pH为碱性环境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之转化为氢氧化物沉淀而除去，根据保证不引入杂质离子来选择合适的调节pH值的试剂；
（2）根据蒸发操作所需仪器来回答；
（3）根据温度过高会导致实验误差来回答；
（4）①根据实验原理，保证碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳的放出是关键；
②碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳的量不能受外界空气中二氧化碳和水的干扰；
③根据实验的原理结合化学反应进行计算即可；若无D装置，空气中的二氧化碳有可能被氢氧化钠吸收，导致BaCO₃沉淀的质量偏大，据此分析；
④根据装置图可知，在B、C装置中分液漏斗中的液体难以顺利流下，据此答题．

解答 解：（1）调节溶液pH为碱性环境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，可以使之转化为氢氧化物沉淀而除去滤渣的主要成分是氢氧化铝和氢氧化铁，为了保证不引入杂质离子，所以中和盐酸的酸性调节pH值可以用氧化钙或是碳酸钙，故选AC，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；AC；
（2）根据蒸发操作所需仪器有玻璃棒、蒸发皿、酒精灯、三脚架，
故答案为：蒸发皿、玻璃棒（坩埚钳）；
（3）根据温度过高会导致双氧水分解，引起实验误差，
故答案为：温度过高会导致双氧水分解；
（4）①根据实验原理，保证碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳的放出是关键，所以从A装置通入空气，目的是保证碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳全部进入下一个装置，
故答案为：让生成的二氧化碳全部放出，进入C装置，确保实验结果的准确性；
②碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳的量不能受外界空气中二氧化碳和水的干扰，装置D的作用为防止空气中的CO₂与Ba（OH）₂溶液反应，
故答案为：防止空气中的CO₂与Ba（OH）₂溶液反应；
③根据碳酸钙中碳元素守恒，碳酸钙中的碳元素先成为二氧化碳，然后是二氧化碳在和氢氧化钡反应得到碳酸钡沉淀，碳酸钡中的碳元素全部来自碳酸钙中，所以17.73gBaCO₃沉淀的物质的量为$\frac{17.73g}{197g/mol}$=0.09mol，所以碳酸钙的物质的量是0.09mol，质量是9g，百分含量是$\frac{9g}{10.00g}$×100%=90.00%，若无D装置，空气中的二氧化碳有可能被氢氧化钠吸收，导致BaCO₃沉淀的质量偏大，所以计算出的碳酸钙的质量分数偏大，
故答案为：90.00%；偏大；
④根据装置图可知，在B、C装置中分液漏斗中的液体难以顺利流下，所以B、C装置中，为使分液漏斗中的液体顺利流出，用橡皮管将分液漏斗与锥形瓶、分液漏斗与集气瓶连接成连通装置，
故答案为：B、C装置中，为使分液漏斗中的液体顺利流出，用橡皮管将分液漏斗与锥形瓶、分液漏斗与集气瓶连接成连通装置．

点评 本题目是一道探究物质的含量的综合考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．