Question

3．在今年的實驗操作考試中，某同學抽到了做“二氧化碳的制取和性質”實驗，給他的實驗器材有：石灰石、稀鹽酸、錐形瓶、長頸漏斗、雙孔橡皮塞、導管、集氣瓶、集氣瓶蓋、木條、火柴、廢液瓶、抹布．
（1）如圖是他實驗時的裝置，請說出裝置中的三處錯誤長頸漏斗的下端在液面以上；導管進入錐形瓶液體的液面以下；集氣瓶口向下了；導管進入集氣瓶太短了．
（2）為完成該實驗，他要收集4瓶容積為250mL的二氧化碳．  （已知：二氧化碳的密度是1.98g/L）
①這些二氧化碳氣體的質量是多少？
②實驗時，他至少要用含碳酸鈣80%的石灰石多少克？
（3）實驗結束后，他們對廢液中的鹽酸含量進行了實驗研究．取廢液瓶上層清液100g，向其中加入碳酸鈉粉末，直到不再有氣泡產生時，共用去碳酸鈉5.3g，求廢液中鹽酸的質量分數．

Answer 1

分析 （1）制取裝置包括加熱和不需加熱兩種，實驗室制取CO₂，是在常溫下，用大理石或石灰石和稀鹽酸制取的，碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，因此不需要加熱．二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集．裝置中的錯誤有：長頸漏斗的下端在液面以上，二氧化碳氣體逸出；導管進入錐形瓶液體的液面以下，二氧化碳無法從導管中導出；集氣瓶口向下了，二氧化碳密度比空氣的密度大，應該用向上排空氣法收集；導管進入集氣瓶太短了，應該伸入集氣瓶的底部．
（2）根據二氧化碳的體積和密度計算出二氧化碳的質量，然后列出方程式找出比例關系，求解碳酸鈣的質量，進一步求解含碳酸鈣80%的石灰石的質量．
（3）根據碳酸鈉的質量計算氯化氫的質量，進一步計算廢液中鹽酸的質量分數．

解答 解：（1）裝置中的錯誤有：長頸漏斗的下端在液面以上，二氧化碳氣體逸出；導管進入錐形瓶液體的液面以下，二氧化碳無法從導管中導出；集氣瓶口向下了，二氧化碳密度比空氣的密度大，應該用向上排空氣法收集；導管進入集氣瓶太短了，應該伸入集氣瓶的底部；故答案為：長頸漏斗的下端在液面以上；導管進入錐形瓶液體的液面以下；集氣瓶口向下了；導管進入集氣瓶太短了；
（2）①二氧化碳氣體的體積是250mL×4=1000mL=1L
二氧化碳氣體的質量是1L×19.8g/L=1.98g，
設需要消耗碳酸鈣的質量是x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                    44
x                                     1.98g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{1.98g}$
x=4.5g
要用含碳酸鈣80%的石灰石質量為$\frac{4.5g}{80%}$=5.625g，
答：①二氧化碳氣體的質量是1.98g，②要用含碳酸鈣80%的石灰石質量為5.625g，
（3）設廢液中氯化氫的質量為y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106          73
5.3g          y
$\frac{106}{5.3g}=\frac{73}{y}$
y=3.65g
廢液中鹽酸的質量分數$\frac{3.65g}{100g}×100%$=3.65%
答：廢液中鹽酸的質量分數3.65%．

點評 在做有關方程式的計算時，首先需要將體積換算成質量，然后再根據方程式算出所求物質的質量，需要注意代入方程式中的數據都是質量．