Question

20．碳酸鈣可用于預(yù)防和治療鈣缺乏癥．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)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(bǔ)鈣劑中常加入糖類、維生素D等改善口感或增強(qiáng)藥效．這些物質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，高溫灼燒時(shí)會燃燒或分解，有二氧化碳生成．
（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(yīng)，然后測剩余鹽酸的量，根據(jù)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(shè)計(jì)和實(shí)施】根據(jù)資料和已學(xué)知識，該小組同學(xué)設(shè)計(jì)如下兩種方案進(jìn)行測定．
方案1：根據(jù)右圖所示裝置實(shí)驗(yàn)．
（1）錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（2）長頸漏斗下部插入液面下的目的是防止二氧化碳?xì)怏w溢出．
（3）加入藥品前，檢驗(yàn)該裝置氣密性的方法是夾住膠管（堵住導(dǎo)管出口），從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面，若一段時(shí)間不下降，則證明該裝置氣密性良好．
（4）記錄數(shù)據(jù)如下：

鈣片質(zhì)量	空洗氣瓶質(zhì)量	澄清石灰水的質(zhì)量	反應(yīng)后洗氣瓶及瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)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(yīng)，根據(jù)放出氣體的量計(jì)算碳酸鈣的含量．記錄數(shù)據(jù)如下（空燒杯質(zhì)量為100g，加入鈣片質(zhì)量為25g）：

加入稀鹽酸的質(zhì)量	100g	200g	300g	400g
充分反應(yīng)后燒杯及杯內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量	222.8g	320.6g	418.4g	518.4g

【分析和評價(jià)】
（1）方案1和方案2中合理的是方案2，原因是澄清石灰水中的Ca（OH）₂含量很少（不足），吸收的二氧化碳量很少．
（2）該小組同學(xué)沒有使用碳酸鈣高溫灼燒分解的方法（實(shí)驗(yàn)室可以進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)），原因是加入的糖類、維生素D等物質(zhì)高溫灼燒時(shí)會燃燒或分解，導(dǎo)致最終的數(shù)據(jù)偏大．
（3）要使用【查閱資料】（3）中介紹的方法，還需要學(xué)習(xí)的是如何測定未知濃度（剩余）鹽酸的量．
【結(jié)論】經(jīng)過計(jì)算，該鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是60%．

Answer 1

分析 通過資料：補(bǔ)鈣劑中的糖類、維生素D等，這些物質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，高溫灼燒時(shí)會燃燒或分解，根據(jù)碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量來測定鈣片中碳酸鈣的含量．

解答 解：方案設(shè)計(jì)和實(shí)施
（1）根據(jù)題中信息，補(bǔ)鈣劑中除碳酸鈣外其他物質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)，錐形瓶中發(fā)生碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）為防止二氧化碳?xì)怏w溢出，長頸漏斗下部應(yīng)插入液面下；
（3）加入藥品前應(yīng)檢查裝置的氣密性，夾住膠管（堵住導(dǎo)管出口），從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面，若一段時(shí)間不下降，則證明該裝置氣密性良好；
分析和評價(jià)
（1）因?yàn)闅溲趸�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(jù)資料補(bǔ)鈣劑中糖類、維生素D等效，高溫灼燒時(shí)會燃燒或分解，導(dǎo)致最終數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)的是如何測未知濃度（剩余）鹽酸的量，才能計(jì)算消耗鹽酸的量最終求得碳酸鈣的含量；
（4）根據(jù)生成氣體的量計(jì)算鈣片中碳酸鈣的含量，
有實(shí)驗(yàn)記錄可知：加入300g鹽酸時(shí)碳酸鈣已完全反應(yīng)，生成二氧化碳的質(zhì)量為，（300+100+25）-418.4=6.6g
設(shè)與鹽酸完全反應(yīng)生成6.6g二氧化碳需碳酸鈣的質(zhì)量為x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                    44
x                      6.6g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{6.6g}$
x=15g
鈣片中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{15}{25}$×100%=60%．
故答案為：
方案設(shè)計(jì)及實(shí)施
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）防止二氧化碳?xì)怏w逸出；
（3）夾住膠管（堵住導(dǎo)管出口），從長頸漏斗加水至長頸漏斗中液面高于錐形瓶內(nèi)液面，若一段時(shí)間不下降，則證明該裝置氣密性良好；
分析和評價(jià)
（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(zhì)高溫灼燒時(shí)會燃燒或分解，導(dǎo)致最終的數(shù)據(jù)偏大；
（3）如何測定未知濃度（剩余）鹽酸的量；60%．

點(diǎn)評 主要考查了碳酸鈣的化學(xué)性質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的分析實(shí)驗(yàn)的能力和對知識的應(yīng)用能力．