Question

电石（主要成分为CaC₂，杂质为CaO和CaS）是工业制乙炔的常见原料，某研究性学习小组拟用以下两种方案测定CaC₂的质量分数，试完成下列各题。

方法一：称取1.40 g样品于圆底烧瓶中，用分液漏斗加入适量的水，使样品反应完全，将产生的无色

气体经B洗气后，通过量气装置测得乙炔气体体积为标准状况下448 mL（不考虑乙炔在水中的溶解，

下同）。

（1）电石水解生成乙炔气体的化学方程式为：                                

（2）用两个装入适当试剂的广口瓶、两个双孔橡胶塞及导管若干，完成上述实验的装置，请在图中将其补充完整，并注明广口瓶中装入试剂的名称。

（3）对获得准确的气体体积无益的操作有                 （填序号）

①检查装置的气密性；

②恢复到室温后再上下调整量筒位置，使C、D两液面相平；

③在A装置胶塞上再连接一个导管，通入N₂将A中C₂H₂全部进入到B、C中；

④读数时视线与量筒内凹液面最低点相平

（4）由以上数据可计算出样品中CaC₂的质量分数为____      。

方法二：称取l.40g样品于下图所示石英管中（夹持及加热装置省略），从a处不断缓缓通入空气，高

温灼烧石英管中的样品至反应完全，测得丙溶液的质量比反应前增重了1.80g，反应方程式为：2CaC₂+

5O₂＝2CaO+ 4CO₂。

（5）反应完成后，石英管内样品易与管壁产生腐蚀，试用化学方程式解释其原因            

（6）甲锥形瓶中酸性高锰酸钾溶液的作用为                                           

（7）由此方法测得的样品中CaC₂的质量分数比方法一中的____           （填“大”、“小”或“相

等”），从实验装置的角度看，原因为                                               。

Answer

（1）CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑（2分，用等号连接不扣分）

（2）（图及试剂均正确得2分，B中也可装入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处通入空气时，缺一个洗气装置，导致空气中的CO2也被丙吸收，使测量结果偏大（2分）

【解析】

试题分析：（1）电石与水反应生成碳化钙和乙炔，因此电石水解生成乙炔气体的化学方程式为CaC2＋2H2O→Ca(OH)2＋C2H2↑。

（2）由于生成的乙炔气体中含有杂质，因此需要利用硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液除去。乙炔的密度和空气很接近，一般用排水法收集，所以正确的连接是。

（3）①检查装置的气密性，可以防止生成的乙炔损失，因此对获得准确的气体体积有益；②恢复到室温后再上下调整量筒位置，使C、D两液面相平可以使内外压强相等，对获得准确的气体体积有益；③由于反应前装置中就存在空气，所以在A装置胶塞上再连接一个导管，通入N2将A中C2H2全部进入到B、C中对获得准确的气体体积无益；④读数时视线与量筒内凹液面最低点相平对获得准确的气体体积有益，因此答案选③。

（4）乙炔的物质的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，则根据方程式可知碳化钙的物质的量也是0.02mol，其质量＝0.02mol×64g/mol＝1.28g，所以碳化钙的质量分数＝×100%＝91.43%。

（5）由于碳化钙生成的氧化钙是碱性氧化物，能和玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钙，从而腐蚀管壁，反应的化学方程式是CaO + SiO2CaSiO3。

（6）由于电石中含有杂质元素S等，在反应中生成SO2，也能被氢氧化钠溶液吸收干扰CO2的测量，所以需要酸性高锰酸钾溶液除去CO2中混有的SO2等杂质气体。

（7）由于空气中也含有CO2，因此a处通入空气时，缺一个洗气装置，导致空气中的CO2也被丙吸收，使测量结果偏大。

考点：考查电石中碳化钙含量测定的有关实验探究以及实验设计与评价等