Question

3．在今年的实验操作考试中，某同学抽到了做“二氧化碳的制取和性质”实验，给他的实验器材有：石灰石、稀盐酸、锥形瓶、长颈漏斗、双孔橡皮塞、导管、集气瓶、集气瓶盖、木条、火柴、废液瓶、抹布．
（1）如图是他实验时的装置，请说出装置中的三处错误长颈漏斗的下端在液面以上；导管进入锥形瓶液体的液面以下；集气瓶口向下了；导管进入集气瓶太短了．
（2）为完成该实验，他要收集4瓶容积为250mL的二氧化碳．  （已知：二氧化碳的密度是1.98g/L）
①这些二氧化碳气体的质量是多少？
②实验时，他至少要用含碳酸钙80%的石灰石多少克？
（3）实验结束后，他们对废液中的盐酸含量进行了实验研究．取废液瓶上层清液100g，向其中加入碳酸钠粉末，直到不再有气泡产生时，共用去碳酸钠5.3g，求废液中盐酸的质量分数．

Answer 1

分析 （1）制取装置包括加热和不需加热两种，实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集．装置中的错误有：长颈漏斗的下端在液面以上，二氧化碳气体逸出；导管进入锥形瓶液体的液面以下，二氧化碳无法从导管中导出；集气瓶口向下了，二氧化碳密度比空气的密度大，应该用向上排空气法收集；导管进入集气瓶太短了，应该伸入集气瓶的底部．
（2）根据二氧化碳的体积和密度计算出二氧化碳的质量，然后列出方程式找出比例关系，求解碳酸钙的质量，进一步求解含碳酸钙80%的石灰石的质量．
（3）根据碳酸钠的质量计算氯化氢的质量，进一步计算废液中盐酸的质量分数．

解答 解：（1）装置中的错误有：长颈漏斗的下端在液面以上，二氧化碳气体逸出；导管进入锥形瓶液体的液面以下，二氧化碳无法从导管中导出；集气瓶口向下了，二氧化碳密度比空气的密度大，应该用向上排空气法收集；导管进入集气瓶太短了，应该伸入集气瓶的底部；故答案为：长颈漏斗的下端在液面以上；导管进入锥形瓶液体的液面以下；集气瓶口向下了；导管进入集气瓶太短了；
（2）①二氧化碳气体的体积是250mL×4=1000mL=1L
二氧化碳气体的质量是1L×19.8g/L=1.98g，
设需要消耗碳酸钙的质量是x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                     1.98g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{1.98g}$
x=4.5g
要用含碳酸钙80%的石灰石质量为$\frac{4.5g}{80%}$=5.625g，
答：①二氧化碳气体的质量是1.98g，②要用含碳酸钙80%的石灰石质量为5.625g，
（3）设废液中氯化氢的质量为y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106          73
5.3g          y
$\frac{106}{5.3g}=\frac{73}{y}$
y=3.65g
废液中盐酸的质量分数$\frac{3.65g}{100g}×100%$=3.65%
答：废液中盐酸的质量分数3.65%．

点评 在做有关方程式的计算时，首先需要将体积换算成质量，然后再根据方程式算出所求物质的质量，需要注意代入方程式中的数据都是质量．