Question

4．某興趣小組利用如圖所示裝置測定石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數，探究過程如下（注：石灰石樣品中的雜質不參與反應也不溶解）；
步驟Ⅰ：連接實驗裝置并檢查裝置氣密性．
步驟Ⅱ：向b中加入質量為mg的石灰石樣品粉末，由注射器a向b中緩緩加入足量的稀鹽酸，至b中不再有氣體產生時，夾緊彈簧夾，立即移除d中導管，準確讀數取并記錄量筒內水的體積．
步驟Ⅲ：將b中剩余固體經過濾等操作，準確稱量并記錄b中剩余固體的質量為ng．
步驟IV：該小組的甲同學根據反應前后b中固體物質的質量，計算樣品中碳酸鈣的質量分數；乙同學認定量筒內測得水的體積即為反應生成氣體的體積，并利用該氣體在常溫下的密度，根據化學方程式進行相關計算，得到樣品中碳酸鈣的質量分數．
請回答下列問題：
（1）b中發生反應的化學方程式是CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）步驟Ⅲ中，正確的操作順序是：過濾、洗滌、干燥、稱量、寫出據此計算石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數表達式$\frac{m-n}{m}$×100%　（用題中所給字母表示）．
（3）通過誤差分析，興趣小組發現乙同學所用數據不可靠．造成該數據不可靠的原因及其對計算結果的影響是：
①步驟Ⅱ中移出d中的導管內留存有水，導致計算結果偏小．
②二氧化碳有少量的溶解，導致計算結果偏小．
【繼續分析】你若還有關于乙同學所用數據不可靠的原因及其對計算結果的影響，請繼續寫在下面
③步驟Ⅱ中，反應可能放熱，導致計算結果偏大．
④注入的稀鹽酸占有一定體積，導致計算結果偏大．

Answer 1

分析 （1）根據石灰石（主要成分碳酸鈣）與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳進行分析；
（2）根據固液分離的操作考慮；
（3）根據實驗過程中可能出現的錯誤操作考慮．

解答 解：（1）石灰石（主要成分碳酸鈣）與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）從雜質和氯化鈣溶液的混合物中得到雜質，先進行過濾，得到帶有氯化鈣溶液的雜質，再進行洗滌除去表面的氯化鈣溶液，再進行干燥除去水即可；
石灰石樣品中碳酸鈣的質量為mg-ng，石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為$\frac{m-n}{m}$×100%；
（3）①步驟Ⅱ中移出d中的導管內留存有水，則導致量筒中水的體積小于二氧化碳的體積，使計算得碳酸鈣質量減小，導致計算結果偏小；
②由于二氧化碳能溶于水，二氧化碳有少量的溶解，造成測得二氧化碳的體積，使計算得碳酸鈣質量減小，導致計算結果偏小；
【繼續分析】
由于碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水和氫氣時，放出熱量，如果沒等冷卻到室溫，根據熱漲冷縮的原理可知進入量筒中水偏多，所以誤認為得到的二氧化碳多，計算的結果就偏大；
注入的稀鹽酸的體積會多排出一部分氣體，誤認為得到的二氧化碳多，計算的結果就偏大．
故答案為：（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）干燥，$\frac{m-n}{m}$×100%；
（3）①小；
②二氧化碳有少量的溶解，小；
③步驟Ⅱ中，反應可能放熱，大；
④注入的稀鹽酸占有一定體積，大．

點評 本題容易出錯的地方是對實驗結果的評價，要知道鋅與硫酸反應放出熱量，會造成相應的誤差，必須冷卻到室溫才能進行觀察和計算．