Question

碳酸鈣可用于預防和治療鈣缺乏癥．某實驗小組同學要測定一種鈣片中碳酸鈣的含量．
查閱資料：獲得的資料有：
（1）補鈣劑中常加入糖類、維生素D等改善口感或增強藥效．這些物質不與稀鹽酸反應產生氣體，高溫灼燒時會燃燒或分解．
（2）碳酸鈣高溫灼燒分解生成氧化鈣和二氧化碳．
（3）常見的碳酸鈣含量測定方法：將碳酸鈣粉碎，加入已知濃度的過量鹽酸充分反應，然后測剩余鹽酸的量，根據消耗鹽酸的量最終求得碳酸鈣的含量．
（4）澄清石灰水中的Ca（OH）₂含量很少，100g澄清石灰水中最多含0.15g Ca（OH）₂．
方案設計和實施：根據資料和已學知識，該小組同學設計如下兩種方案進行測定．
方案1：根據下圖所示裝置實驗．
（1）錐形瓶中發生反應的化學方程式為

 

．
（2）長頸漏斗下部插入液面下的目的是

 

．
（3）加入藥品前，檢驗該裝置氣密性的方法是

 

．
（4）記錄數據如下：

鈣片質量	空洗氣瓶質量	澄清石灰水的質量	反應后洗氣瓶及瓶內物質總質量
25g	100g	200g	300.4g

方案2：將鈣片粉碎，加入足量的稀鹽酸充分反應，根據放出氣體的量計算碳酸鈣的含量．記錄數據如下（空燒杯質量為100g，加入鈣片質量為25g）：

加入稀鹽酸的質量	100g	200g	300g	400g
充分反應后燒杯及杯內物質總質量	222.8g	320.6g	418.4g	518.4g

分析和評價：
（1）方案1和方案2中合理的是

 

，原因是

 

．
（2）該小組同學沒有使用碳酸鈣高溫灼燒分解的方法（實驗室可以進行該實驗），原因是

 

．
（3）要使用查閱資料（3）中介紹的方法，還需要學習的是

 

．
結論：經過計算，該鈣片中碳酸鈣的質量分數是

 

．

Answer 1

分析：通過資料：補鈣劑中的糖類、維生素D等，這些物質不與稀鹽酸反應產生氣體，高溫灼燒時會燃燒或分解，根據碳酸鈣與稀鹽酸反應生成二氧化碳的質量來測定鈣片中碳酸鈣的含量．

解答：解：方案設計和實施
（1）根據題中信息，補鈣劑中除碳酸鈣外其他物質不與稀鹽酸反應，錐形瓶中發生碳酸鈣與稀鹽酸反應，化學方程式為
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）為防止二氧化碳氣體溢出，長頸漏斗下部應插入液面下；
（3）加入藥品前應檢查裝置的氣密性，夾住膠管（堵住導管出口），從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內液面，若一段時間不下降，則證明該裝置氣密性良好；
分析和評價
（1）因為氫氧化鈣微溶，澄清石灰水中的Ca（OH）₂含量很少，吸收的二氧化碳量很少，所以方案2合理；
（2）根據資料補鈣劑中糖類、維生素D等效，高溫灼燒時會燃燒或分解，導致最終數據偏大，不能使用碳酸鈣高溫灼燒分解的方法．
（3）要使用查閱資料（3）中介紹的方法，還需要學習的是如何測未知濃度（剩余）鹽酸的量，才能計算消耗鹽酸的量最終求得碳酸鈣的含量；
（4）根據生成氣體的量計算鈣片中碳酸鈣的含量，
有實驗記錄可知：加入300g鹽酸時碳酸鈣已完全反應，生成二氧化碳的質量為，（300+100+25）-418.4=6.6g
設xg碳酸鈣與鹽酸完全反應生成6.6g二氧化碳．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
xg                    6.6g

100

44

=

x

6.6

 
x=15
鈣片中碳酸鈣的質量分數為

15

25

×100%=60%．        
故答案為：
方案設計及實施
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；        
（2）防止CO₂氣體逸出（液封）；         
（3）夾住膠管（堵住導管出口），從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內液面，若一段時間不下降，則證明該裝置氣密性良好； 
分析和評價
（1）方案2； 澄清石灰水中的Ca（OH）₂含量很少（不足），吸收的二氧化碳量很少；                     
（2）加入的糖類、維生素D等物質高溫灼燒時會燃燒或分解，導致最終的數據偏大；                    
（3）如何測定未知濃度（剩余）鹽酸的量；    
結論
60%．

點評：主要考查了碳酸鈣的化學性質，通過實驗培養學生的分析實驗的能力和對知識的應用能力．