Question

9．活性碳酸鈣（CaCO₃）和炭黑（C）常用作橡膠的填充料，用來改良橡膠性能．在不同的橡膠制品中，對活性碳酸鈣和炭黑的投料比有不同的要求．現有一份由活性碳酸鈣和炭黑組成的橡膠填充料樣品，為測定其中活性碳酸鈣的含量，小科用如圖所示的實驗裝置進行實驗

實驗步驟如下：
①按圖連接裝置并檢查裝置的氣密性；
②取樣品4.0g，置于甲中的硬質玻璃管內，乙中加入足量的氫氧化鈉溶液；
③通入干燥的氧氣一段時間后，電子稱的示數穩定在150.0g；
④繼續保持氧氣通入，點燃酒精噴燈，加強熱；
⑤充分反應后（C被完全氧化，CaCO₃被完全分解），最終電子稱的示數穩定在152.2g；
⑥實驗結束后，根據實驗所得的數據進行計算．
請回答下列問題：
（1）實驗中所用的氧氣可以在實驗室中利用過氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）分解得到．
（2）步驟③中先通入干燥的氧氣一段時間的目的是排盡裝置內的空氣，避免空氣中的二氧化碳對實驗造成干擾．
（3）計算樣品中活性CaCO₃的質量分數（結果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室制取氧氣的反應原理，進行分析解答．
（2）通入干燥的氧氣一段時間，能排出裝置內的空氣，進行分析解答．
（3）根據題意，C被完全氧化生成二氧化碳，CaCO₃被完全分解生成氧化鈣和二氧化碳；氫氧化鈉溶液滴加的質量即為生成二氧化碳的質量，則生成二氧化碳的質量為152.2g-150.0g=2.2g；由反應的化學方程式列式計算出參加反應的碳酸鈣的質量，進而計算出活性CaCO₃的質量分數即可．

解答 解：（1）實驗中所用的氧氣可以在實驗室中利用過氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）分解得到．
（2）通入干燥的氧氣一段時間，能排盡裝置內的空氣，避免空氣中的二氧化碳對實驗造成干擾．
（3）設樣品中碳酸鈣的質量為x，高溫分解生成二氧化碳的質量為y
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑        C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂
100                         44           12              44
x                               y             4g-x          2.2g-y
$\frac{100}{44}=\frac{x}{y}$        $\frac{12}{44}=\frac{4g-x}{2.2g-y}$     解得：x=$\frac{85}{22}$g
樣品中活性CaCO₃的質量分數為$\frac{\frac{85}{22}g}{4g}$×100%≈96.6%．
答：（1）過氧化氫（或氯酸鉀、高錳酸鉀）；（2）排盡裝置內的空氣，避免空氣中的二氧化碳對實驗造成干擾；（3）樣品中活性CaCO₃的質量分數為96.6%．

點評 本題難度不大，掌握根據化學方程式的計算即可正確解答本題，細致地分析題意、圖示信息等各種信息，確定二氧化碳氣體的質量是正確解答本題的前提和關鍵．