Question

9．某同學設計了如圖的實驗裝置來粗略地測定電石中碳化鈣的質量分數．
（1）燒瓶中發生反應的化學方程式為CaC₂+2H₂O→C₂H₂↑+Ca（OH）₂；裝置B、C的作用是貯水，以使燒瓶中產生的氣體CH≡CH進入B時，排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積，燒瓶要干燥，放入電石后應塞緊橡皮塞，這是為了防止電石與殘留的水作用，防止產生的乙炔逸散到大氣中．
（2）所用電石質量不能太大，否則產生乙炔太多超過B的容積，無法測定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測出體積數據小，誤差大；若容器B的容積為250mL，則所用電石的質量應在0.60 g左右（選填：0.03，0.60，1.00，1.50，2.00）．
（3）由分液漏斗往燒瓶里滴加水的操作方法是輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產生氣體為止．
（4）實驗中測得排入量筒中水的體積為V mL、電石的質量為W g，則電石中碳化鈣的質量分數是$\frac{0.29V}{W}$%（不計算導管中殘留的水，氣體中飽和的水蒸氣等也忽略不計）．

Answer 1

分析 乙炔難溶于水，用如圖的實驗裝置來粗略地測定電石中碳化鈣的質量分數，通過排水法測電石和水制取乙炔的體積測電石中碳化鈣的質量分數，因電石和水反應制乙炔，所以反應前燒瓶中不能有水，所用電石質量不能太大，否則產生乙炔太多超過B的容積，無法測定，也不能太小，否則生成乙炔太少，測出體積數據小，誤差大，由分液漏斗往燒瓶里滴加水的操作方法是輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產生氣體為止，量筒中水的體積就近似等于乙炔的體積，據此結合方程式可算出電石中的碳化鈣的質量，再算出其質量分數，
（1）電石和水反應的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置BC是排水量氣方法測定生成乙炔的體積，B貯水，C接受排出的水；燒瓶要干燥，放入電石后應塞緊橡皮塞，否則產生的乙炔逸散到大氣中產生誤差；
（2）若電石的質量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無法測定其體積；若選擇的電石的質量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產生250mLC₂H₂時所需電石的質量為0.71g，即需要電石的最大質量不能超過0.71g；
（3）根據分液漏斗構造和使用方法分析往燒瓶里滴加水的操作；
（4）依據反應定量關系CaC₂-----C₂H₂，計算得到乙炔的質量，計算電石中CaC₂的質量分數．

解答 解：（1）電石和水反應的方程式為CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；裝置B用于貯水以便燒瓶中生成的C₂H₂氣體進入B時排出與它等體積的水進入量筒C來測定生成乙炔的量；
電石和水反應生成乙炔，燒瓶要干燥，放入電石后應塞緊橡皮塞，否則產生的乙炔逸散到大氣中產生誤差，
故答案為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；貯水，以使燒瓶中產生的氣體CH≡CH進入B時，排出與它等體積的水，進入量筒C測定乙炔的體積；防止電石與殘留的水作用，防止產生的乙炔逸散到大氣中；
（2）若電石的質量太大，則生成C₂H₂太多，超過B的空間，無法測定其體積；若選擇的電石的質量太小，則生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大．根據1molCaC₂-1molC₂H₂，可計算產生250mLC₂H₂時所需電石的質量為$\frac{0.25L}{22.4L/mol}$×64g/mol≈0.71g，即需要電石的最大質量不能超過0.71g，結合題目信息，應選擇0.60g電石進行實驗，
故答案為：生成C₂H₂太多，超過B的空間；生成的C₂H₂太少，測定誤差會更大；0.60；
（3）分液漏斗含有可選擇的活塞，能控制滴加液體的速率，所以由分液漏斗往燒瓶里滴加水的操作方法是輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產生氣體為止，
故答案為：輕輕旋開活塞，使水緩慢滴下，直到不再產生氣體為止；
（4）設產生VmL氣體需要CaC₂的質量為mg，則
                  CaC₂-----C₂H₂，
                    64g   22400mL
                     m     VmL
解得m≈0.0029V，則電石中CaC₂的質量分數為$\frac{0.29V}{W}$%，
故答案為：$\frac{0.29V}{W}$．

點評 本題考查了物質性質的探究實驗分析判斷，為高頻考點，側重于學生的實驗數據的分析和計算，乙炔性質和制備，掌握實驗基本操作和實驗設計方法是解題關鍵，題目難度中等．