Question

14．实验设计是化学实验的重要环节．请根据下列实验要求回答相关问题：

【活动与探究一】收集不同体积比例的二氧化碳和一氧化碳混合气体．
方案一：如图1所示
（1）请写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂：
（2）该实验能获得二氧化碳和一氧化碳混合气体，其原因是一氧化碳没有完全参与反应，有剩余
方案二：根据如图2装置所示请回答下列问题：（提示：饱和NaHCO₃溶液的作用是除去HCl气体，部分夹持装置及导管已略去）
（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）CO气体应由b（填“a”或“b”）通入，在C中混合后，由另一导管导出．
（3）装置C中浓硫酸的两点主要作用：
①干燥气体，减少实验误差；②通过观察导管口的气泡来判断是否得到了混合气体．
测定某钙片中碳酸钙的质量分数，用如图3装置进行如下实验：①取研碎后的钙片4克，倒入气密性良好的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入适量的稀盐酸，置于电子天平上测出装置总质量．②打开活塞，滴入足量稀盐酸后关闭活塞，待气泡不再冒出时，测出反应后装置总质量．③整理相关数据如下表，计算出钙片中碳酸钙的质量分数．

反应前总质量（克）	275.58
反应后总质量（克）	274.92
反应前后质量差（克）	0.66
容器内气体质量差（克）	m

（1）该实验中，如果装置中不加固态干燥剂（吸水不吸二氧化碳），则最终所算得钙片中碳酸钙的质量将偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）．
（2）反应前容器内是空气（密度为ρ₁），反应后全部是CO₂（密度为ρ₂）．则反应前后容器（容积为V）内的气体质量差m为（ρ₂-ρ₁）V．（用字母表示，反应物的体积忽略不计）
（3）小明查阅有关数据后，计算出反应前后容器内的气体质量差m为0.22克，结合表中数据，计算该钙片中碳酸钙的质量分数．（钙片中的其它成分不与盐酸反应）．

Answer 1

分析 【活动与探究一】方案一：硬质玻璃管中一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，写出反应的化学方程式即可．
方案二：根据反应的原理以及化学方程式的书写方法来分析；要根据装置的特点来分析；根据浓硫酸的吸水性来分析．
【活动与探究二】（1）根据干燥剂应具备的性质分析；
（2）根据气体的密度、体积和质量的关系分析计算；
（3）根据二氧化碳的质量求出碳酸钙的质量，再计算出该钙片中碳酸钙的质量分数．

解答 解：【活动与探究一】方案一：（1）硬质玻璃管中一氧化碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂．故填：CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（2）通入玻璃管内的一氧化碳没有完全参与反应，与生成的二氧化碳组成了混合气体，故填：一氧化碳没有完全参与反应，有剩余；
方案二：（1）大理石的主要成分是碳酸钙，与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）一氧化碳气体要能进能出，所以要从b管进入；故填：b；
（3）浓硫酸具有吸水性，用于干燥二氧化碳，并能根据导管口的气泡来分析气体组成．故填：通过观察导管口的气泡来判断是否得到了混合气体．
【活动与探究二】（1）该实验中，如果装置中不加固态干燥剂，水蒸气挥发，使得最终所算得钙片中碳酸钙的质量将偏大；故填：偏大；
（2）反应前容器内是空气（密度为ρ₁），反应后全部是二氧化碳（密度为ρ₂），则反应前后容器（容积为V）内的气体质量差为m为：（ρ₂-ρ₁）V；故填：（ρ₂-ρ₁）V；
（3）设钙片中碳酸钙的质量为x
反应后生成的二氧化碳的质量为：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
该钙片中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g}{4g}$×100%=50%
故答为：该钙片中碳酸钙的质量分数为50%．

点评 本题考查了获取二氧化碳和一氧化碳混合气体的二种实验方案，掌握化学方程式的写法、反应的原理以及过程，知道固体质量的减少量和反应器内气体的增量就是生成二氧化碳的质量；根据气体的质量算出碳酸钙的质量，再计算质量分数是解题的关键．