Question

電石（主要成分為CaC₂，雜質為CaO和CaS）是工業(yè)制乙炔的常見原料，某研究性學習小組擬用以下兩種方案測定CaC₂的質量分數(shù)，試完成下列各題。

方法一：稱取1.40 g樣品于圓底燒瓶中，用分液漏斗加入適量的水，使樣品反應完全，將產生的無色

氣體經B洗氣后，通過量氣裝置測得乙炔氣體體積為標準狀況下448 mL（不考慮乙炔在水中的溶解，

下同）。

（1）電石水解生成乙炔氣體的化學方程式為：                                

（2）用兩個裝入適當試劑的廣口瓶、兩個雙孔橡膠塞及導管若干，完成上述實驗的裝置，請在圖中將其補充完整，并注明廣口瓶中裝入試劑的名稱。

（3）對獲得準確的氣體體積無益的操作有                 （填序號）

①檢查裝置的氣密性；

②恢復到室溫后再上下調整量筒位置，使C、D兩液面相平；

③在A裝置膠塞上再連接一個導管，通入N₂將A中C₂H₂全部進入到B、C中；

④讀數(shù)時視線與量筒內凹液面最低點相平

（4）由以上數(shù)據(jù)可計算出樣品中CaC₂的質量分數(shù)為____      。

方法二：稱取l.40g樣品于下圖所示石英管中（夾持及加熱裝置省略），從a處不斷緩緩通入空氣，高

溫灼燒石英管中的樣品至反應完全，測得丙溶液的質量比反應前增重了1.80g，反應方程式為：2CaC₂+

5O₂＝2CaO+ 4CO₂。

（5）反應完成后，石英管內樣品易與管壁產生腐蝕，試用化學方程式解釋其原因            

（6）甲錐形瓶中酸性高錳酸鉀溶液的作用為                                           

（7）由此方法測得的樣品中CaC₂的質量分數(shù)比方法一中的____           （填“大”、“小”或“相

等”），從實驗裝置的角度看，原因為                                               。

 

Answer 1

【答案】

（1）CaC₂+2H₂O→Ca(OH)₂+C₂H₂↑（2分，用等號連接不扣分）

（2）（圖及試劑均正確得2分，B中也可裝入NaOH溶液）

（3）③（1分）  （4）91.43%（2分）  （5）CaO + SiO₂CaSiO₃（2分）

（6）除去CO₂中混有的SO₂等（2分）

（7）大（2分） a處通入空氣時，缺一個洗氣裝置，導致空氣中的CO₂也被丙吸收，使測量結果偏大（2分）

【解析】

試題分析：（1）電石與水反應生成碳化鈣和乙炔，因此電石水解生成乙炔氣體的化學方程式為CaC₂＋2H₂O→Ca(OH)₂＋C₂H₂↑。

（2）由于生成的乙炔氣體中含有雜質，因此需要利用硫酸銅溶液或氫氧化鈉溶液除去。乙炔的密度和空氣很接近，一般用排水法收集，所以正確的連接是。

（3）①檢查裝置的氣密性，可以防止生成的乙炔損失，因此對獲得準確的氣體體積有益；②恢復到室溫后再上下調整量筒位置，使C、D兩液面相平可以使內外壓強相等，對獲得準確的氣體體積有益；③由于反應前裝置中就存在空氣，所以在A裝置膠塞上再連接一個導管，通入N₂將A中C₂H₂全部進入到B、C中對獲得準確的氣體體積無益；④讀數(shù)時視線與量筒內凹液面最低點相平對獲得準確的氣體體積有益，因此答案選③。

（4）乙炔的物質的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，則根據(jù)方程式可知碳化鈣的物質的量也是0.02mol，其質量＝0.02mol×64g/mol＝1.28g，所以碳化鈣的質量分數(shù)＝×100%＝91.43%。

（5）由于碳化鈣生成的氧化鈣是堿性氧化物，能和玻璃中的二氧化硅反應生成硅酸鈣，從而腐蝕管壁，反應的化學方程式是CaO + SiO₂CaSiO₃。

（6）由于電石中含有雜質元素S等，在反應中生成SO₂，也能被氫氧化鈉溶液吸收干擾CO₂的測量，所以需要酸性高錳酸鉀溶液除去CO₂中混有的SO₂等雜質氣體。

（7）由于空氣中也含有CO₂，因此a處通入空氣時，缺一個洗氣裝置，導致空氣中的CO₂也被丙吸收，使測量結果偏大。

考點：考查電石中碳化鈣含量測定的有關實驗探究以及實驗設計與評價等