Question

為測定碳酸鈣純度（設含雜質SiO₂），學生設計了如下幾個實驗方案，請回答每個方案中的問題．
[方案Ⅰ]（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；
（2）用c mol/L 鹽酸V mL（過量）溶解樣品；
（3）取溶解后的溶液

V

10

mL，用c′mol/L NaOH溶液滴定，恰好用去V′mL．
問題1：列出本實驗中所用到的儀器名稱（除鐵架臺及附件、燒杯之外）

 

；
問題2：加鹽酸后是否需要濾出SiO₂后再用NaOH滴定

 

（填選項編號）；
A．需要               B．不需要             C．均可
問題3：碳酸鈣純度計算公式

 

．
[方案Ⅱ]（1）稱取碳酸鈣樣品 m g；
（2）加入足量c mol/L鹽酸V mL使之完全溶解；
（3）過濾并取濾液；
（4）在濾液中加入過量c′mol/L Na₂CO₃溶液V′mL；
（5）將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為m₁g．
問題1：此方案中不需要的數據是

 

（填選項編號）；
A．c、V        B．c′、V′C．m₁       D． m
問題2：為減少實驗誤差，必要的操作是

 

（填選項編號）；
A．精確測定Na₂CO₃溶液體積V′mL
B．精確配制濃度c′mol/LNa₂CO₃溶液
C．將步驟（3）所得沉淀洗滌，洗滌液應并入（4）中
D．將步驟（3）所得沉淀洗滌、干燥、稱量其質量m₂ g備用
問題3：步驟（5）中要將沉淀進行洗滌，如果未經洗滌，則測定的碳酸鈣純度將

 

（偏高、偏低、無影響）．
上述兩個方案中，較好的方案是

 

，另一方案的缺點是

 

．

Answer 1

分析：[方案Ⅰ]問題1：依據實驗步驟分析所需儀器，需要取用固體試劑，天平稱量，溶解后剩余鹽酸用氫氧化鈉溶液滴定需要滴定管，錐形瓶等；
問題2：酸堿中和反應滴定終點為中性，不會溶解二氧化硅，二氧化硅也不與鹽酸反應，過濾會引起鹽酸損失影響滴定結果；
問題3：根據酸堿中和滴定中氫氧化鈉消耗的氯化氫計算出碳酸鈣反應消耗的氯化氫，再根據碳酸鈣與氯化氫反應的關系式計算出碳酸鈣的物質的量、質量及樣品中碳酸鈣的質量分數；
[方案Ⅱ]問題1：加入過量鹽酸，碳酸鈣全部溶解為氯化鈣溶液，加入過量碳酸鈉會沉淀鈣離子為碳酸鈣沉淀，所以最后洗滌干燥得到的沉淀質量即為樣品中碳酸鈣質量，計算得到質量分數；
問題2：減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉移后沉淀出；
問題3：沉淀表面會沾有雜質，沉淀不洗滌，稱量得到沉淀質量增大，含量偏高；分析判斷可知方案Ⅰ測定結果更準確；方案Ⅱ稱量操作復雜，易造成誤差．

解答：解：方案Ⅰ問題1：依據實驗步驟分析所需儀器，需要取用固體試劑，天平稱量，溶解后剩余鹽酸用氫氧化鈉溶液滴定需要滴定管、錐形瓶等，所以使用的儀器為：酸式滴定管（或移液管）、堿式滴定管、錐形瓶、托盤天平、藥匙，
故答案為：酸式滴定管（或移液管）、堿式滴定管、錐形瓶、托盤天平、藥匙；
問題2：酸堿中和反應終點是利用指示劑變色確定，滴定終點為中性，不能溶解二氧化硅，二氧化硅不與鹽酸反應，過濾時會引起鹽酸損失影響滴定結果，
故答案為：B；
問題3：碳酸鈣消耗的氯化氫的物質的量為：c mol×V×10^-3mol/L-10c′mol×V′×10^-3mol/L=（cV-10c′V′）×10^-3mol，
碳酸鈣與氯化氫反應的關系式為：CaCO₃～2HCl，碳酸鈣的物質的量為：

1

2

×（cV-10c′V′）×10^-3mol，
所以樣品中碳酸鈣的質量分數為：

100× 1 2 (cV-10c′V′)×10-3

M

×100%=

100(cV-10c′V′)×10-3

2M

×100%，
故答案為：

100(cV-10c′V′)×10-3

2M

×100%；
[方案Ⅱ]問題1：加入過量鹽酸，碳酸鈣全部溶解為氯化鈣溶液，加入過量碳酸鈉會沉淀鈣離子為碳酸鈣沉淀，所以最后洗滌干燥得到的沉淀質量即為樣品中碳酸鈣質量，計算得到質量分數，需要數據是稱取碳酸鈣樣品m g，將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為m₁g，所以不需要的是：A．c、V 和B．c′、V′，
故答案為：AB；
問題2：為減少實驗誤差，必要的操作是，減小誤差主要是鹽酸溶解后的鈣離子全部轉移后沉淀出，
A．精確測定Na₂CO₃溶液體積V′mL，利用的是沉淀質量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，故A錯誤；
B．精確配制濃度c′mol/L Na₂CO₃溶液，利用的是沉淀質量，碳酸鈉溶液過量沉淀鈣離子完全即可，與碳酸鈉濃度精確度無關，故B錯誤；
C．將步驟（3）所得沉淀洗滌，洗滌液也應并入（4）中，保證溶解的鈣離子重新全部沉淀出來，故C正確；
D．將步驟（3）所得沉淀洗滌、干燥、稱量其質量M′g備用，對減小誤差無影響，故D錯誤；
故答案為：C．
問題3：若沉淀不洗滌，沉淀表面會沾有雜質，則稱量得到沉淀質量會增大，測定的樣品中碳酸鈣的含量偏高；通過對比題中兩個方案可知，方案Ⅰ測定結果更準確；而方案Ⅱ中，沉淀的洗滌、干燥、稱量操作過程復雜，容易造成較大誤差，
故答案為：偏高；Ⅰ；沉淀的洗滌、干燥、稱量操作過程復雜，容易造成較大誤差．

點評：本題考查了探究碳酸鈣樣品的含量、性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，注意掌握實驗過程中的數據分析與應用方法，明確評價實驗方案的原則．