Question

【題目】熱水瓶用久后，瓶膽內(nèi)壁附著一層水垢，其成分為碳酸鈣、氫氧化鎂及少量水， 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一瓶水垢樣品，為測定其中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（該裝置氣密性良好，A、C、D、E 中所裝藥品足量）。已知堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，加熱條件下，氫氧化鎂易分解，反應(yīng)方程式為：Mg（OH）2MgO + H2 O。

部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ⅰ.將質(zhì)量為 m 的樣品裝入裝置 B 的玻璃管中，按圖連接好裝置，關(guān)閉彈簧夾，給樣品加熱；

Ⅱ.待樣品完全反應(yīng)，先打開彈簧夾通入空氣，再熄滅酒精燈，直到玻璃管冷卻；

Ⅲ.實(shí)驗(yàn)完畢，測得裝置 C、D 中的液體質(zhì)量分別增加了m1、m2；

Ⅳ.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)計(jì)算該樣品中碳酸鈣、氫氧化鎂及水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 請回答下列問題：

（1）裝置 C 中所裝藥品為____________。

（2）裝置 E 的作用為____________。

（3）裝置 D 中反應(yīng)的方程式為____________。

（4）該水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為____________。

（5）實(shí)驗(yàn)反思：實(shí)驗(yàn)步驟不變，若沒有裝置 A，會導(dǎo)致碳酸鈣的測定結(jié)果____________（填“偏大”、“偏小”或“無法判斷，下同”），若沒有裝置 E，會導(dǎo)致氫氧化鎂的測得結(jié)果____________。

Answer 1

【答案】濃硫酸 吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣防止進(jìn)入裝置D。 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 偏大 偏小

【解析】

裝置A中的堿石灰主要是為了排除空氣中的水蒸氣和二氧化碳的干擾，在裝置B中加熱樣品會產(chǎn)生氣體二氧化碳和水蒸氣，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱擞?jì)算該樣品中碳酸鈣、氫氧化鎂和水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以我們需要測得生成的水和二氧化碳的質(zhì)量。

（1）裝置D中的氫氧化鈉溶液主要是為了測得生成的二氧化碳的質(zhì)量，所以裝置C中的溶液應(yīng)該可以測得生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)為濃硫酸，故填：濃硫酸。

（2）裝置E可吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣防止進(jìn)入裝置D對測量結(jié)果造成影響，故填：吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣防止進(jìn)入裝置D。

（3）裝置D中的氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化碳生成碳酸鈉和水，其化學(xué)方程式為CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O，故填：CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O。

（4）D液體增加的質(zhì)量實(shí)際上是碳酸鈣分解生成的二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)碳酸鈣質(zhì)量為x。

故水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為：

（5）若沒有裝置 A，空氣中的二氧化碳會被D吸收，m2偏大，碳酸鈣質(zhì)量偏大，會導(dǎo)致碳酸鈣的測定結(jié)果偏大，若沒有裝置 E，空氣中的水蒸氣二氧化碳進(jìn)入D，同理會導(dǎo)致m2偏大，碳酸鈣質(zhì)量偏大，會導(dǎo)致碳酸鈣的測定結(jié)果偏大，則氫氧化鎂的測得結(jié)果偏小，故填：偏大；偏小。