Question

电石（主要成分为CaC₂，杂质为CaO和CaS）是工业制乙炔的常见原料，某研究性学习小组拟用以下两种方案测定CaC₂的质量分数，试完成下列各题。
方法一：称取1.40 g样品于圆底烧瓶中，用分液漏斗加入适量的水，使样品反应完全，将产生的无色
气体经B洗气后，通过量气装置测得乙炔气体体积为标准状况下448 mL（不考虑乙炔在水中的溶解，
下同）。
（1）电石水解生成乙炔气体的化学方程式为：                               
（2）用两个装入适当试剂的广口瓶、两个双孔橡胶塞及导管若干，完成上述实验的装置，请在图中将其补充完整，并注明广口瓶中装入试剂的名称。

（3）对获得准确的气体体积无益的操作有                （填序号）
①检查装置的气密性；
②恢复到室温后再上下调整量筒位置，使C、D两液面相平；
③在A装置胶塞上再连接一个导管，通入N₂将A中C₂H₂全部进入到B、C中；
④读数时视线与量筒内凹液面最低点相平
（4）由以上数据可计算出样品中CaC₂的质量分数为____     。
方法二：称取l.40g样品于下图所示石英管中（夹持及加热装置省略），从a处不断缓缓通入空气，高
温灼烧石英管中的样品至反应完全，测得丙溶液的质量比反应前增重了1.80g，反应方程式为：2CaC₂+
5O₂＝2CaO+ 4CO₂。

（5）反应完成后，石英管内样品易与管壁产生腐蚀，试用化学方程式解释其原因            
（6）甲锥形瓶中酸性高锰酸钾溶液的作用为                                           
（7）由此方法测得的样品中CaC₂的质量分数比方法一中的____          （填“大”、“小”或“相
等”），从实验装置的角度看，原因为                                              。

Answer 1

（1）CaC₂+2H₂O→Ca(OH)₂+C₂H₂↑（2分，用等号连接不扣分）
（2）（图及试剂均正确得2分，B中也可装入NaOH溶液）
（3）③（1分） （4）91.43%（2分） （5）CaO + SiO₂CaSiO₃（2分）
（6）除去CO₂中混有的SO₂等（2分）
（7）大（2分）a处通入空气时，缺一个洗气装置，导致空气中的CO₂也被丙吸收，使测量结果偏大（2分）

试题分析：（1）电石与水反应生成碳化钙和乙炔，因此电石水解生成乙炔气体的化学方程式为CaC₂＋2H₂O→Ca(OH)₂＋C₂H₂↑。
（2）由于生成的乙炔气体中含有杂质，因此需要利用硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液除去。乙炔的密度和空气很接近，一般用排水法收集，所以正确的连接是。
（3）①检查装置的气密性，可以防止生成的乙炔损失，因此对获得准确的气体体积有益；②恢复到室温后再上下调整量筒位置，使C、D两液面相平可以使内外压强相等，对获得准确的气体体积有益；③由于反应前装置中就存在空气，所以在A装置胶塞上再连接一个导管，通入N₂将A中C₂H₂全部进入到B、C中对获得准确的气体体积无益；④读数时视线与量筒内凹液面最低点相平对获得准确的气体体积有益，因此答案选③。
（4）乙炔的物质的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，则根据方程式可知碳化钙的物质的量也是0.02mol，其质量＝0.02mol×64g/mol＝1.28g，所以碳化钙的质量分数＝×100%＝91.43%。
（5）由于碳化钙生成的氧化钙是碱性氧化物，能和玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钙，从而腐蚀管壁，反应的化学方程式是CaO + SiO₂CaSiO₃。
（6）由于电石中含有杂质元素S等，在反应中生成SO₂，也能被氢氧化钠溶液吸收干扰CO₂的测量，所以需要酸性高锰酸钾溶液除去CO₂中混有的SO₂等杂质气体。
（7）由于空气中也含有CO₂，因此a处通入空气时，缺一个洗气装置，导致空气中的CO₂也被丙吸收，使测量结果偏大。