用酸溶法測定市售碳酸鈣純度的實(shí)驗(yàn)探究

田長明

摘要：從一道試題入手，對(duì)大理石中碳酸鈣含量的測定進(jìn)行了探究，就如何減少誤差、提高精度提出了酸溶法測定碳酸鈣純度的方案。定量型實(shí)驗(yàn)的探究有利于學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，通過科學(xué)探究，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，形成科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：碳酸鈣；純度測定；酸溶法；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0062–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

有一次筆者無意中看到了一道關(guān)于測定某石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的試題，覺得這道試題有一定的研究價(jià)值。原題如下：

化學(xué)興趣小組測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其方法是：將樣品與鹽酸反應(yīng)，測定反應(yīng)后生成的CO2質(zhì)量，再根據(jù)CO2的質(zhì)量求出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量。為測定CO2的質(zhì)量，他們想出了以下A、B、C三種方案，填空幫助他們完成設(shè)計(jì)方案：

A.可稱量反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量的減小量。

B.可稱量吸收CO2前后盛有氫氧化鈉溶液容器質(zhì)量的增大量。

C.選用下圖 裝置可測量產(chǎn)生的CO2的 ，再利用此時(shí)CO2的 ，可計(jì)算CO2的質(zhì)量。圖中瓶內(nèi)水面上油層的作用是 。[1]

三種方案測定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，孰優(yōu)孰劣？筆者分別做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。

1 實(shí)驗(yàn)的論證

1.1 方案A的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、500 mL燒杯、100 mL量筒、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）用電子天平稱10.00g碳酸鈣樣品，并將其倒入一干燥潔凈的500 mL燒杯中；

（2）用100 mL量筒量取稀鹽酸（1：3）約100 mL，稱得燒杯（含碳酸鈣樣品）、量筒（含稀鹽酸）的總質(zhì)量；

（3）將稀鹽酸倒入燒杯中使之與碳酸鈣反應(yīng)；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系的總質(zhì)量；

（5）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（6）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

1.2 方案B的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、20%的氫氧化鈉溶液、錐形瓶、橡皮塞、導(dǎo)管、500 mL燒杯、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖連接好裝置；

（2）用電子天平稱0.40g碳酸鈣樣品，并將其倒入錐形瓶中；

（3）在分液漏斗中加入稀鹽酸（1：3）；

（4）在廣口瓶加入200 mL左右的水和一些植物油；

（5）打開分液漏斗的旋塞，將稀鹽酸加入錐形瓶中使之與碳酸鈣樣品反應(yīng)；

（6）待反應(yīng)結(jié)束后，讀取量筒中的水的體積；

（7）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 10℃ 。

通過上述實(shí)驗(yàn)，我們不難看出方案A誤差最小，方案B誤差最大。通過數(shù)據(jù)可以看出，用方案B和方案C來測定石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)事實(shí)上很不合理。

方案B造成誤差的主要原因是CO2和堿反應(yīng)需要一定的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)看到有大量的氣泡從濃的氫氧化鈉溶液中冒出，說明CO2不能被堿液充分吸收。

方案C造成誤差的主要原因是滴加鹽酸時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)壓強(qiáng)瞬時(shí)增大，可能會(huì)有二氧化碳?xì)怏w從分液漏斗中逸出，另外導(dǎo)管中也會(huì)有水不能全部進(jìn)入量筒等。

方案A也有一定的誤差，造成誤差的原因可能是裝置內(nèi)的二氧化碳密度大于空氣，不會(huì)完全從裝置中逸出，導(dǎo)致結(jié)果偏小。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：用碳酸鈣樣品和稀鹽酸（1：3）反應(yīng)，用一根燃著的木條伸近反應(yīng)容器，木條在容器口熄滅。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論：造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是反應(yīng)結(jié)束后裝置內(nèi)的二氧化碳沒有完全從裝置中逸出。如何減少誤差呢？我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

2 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：4）、氯化鈣、80 mL錐形瓶、針筒、干燥管、單孔橡皮塞、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖組裝好裝置，量出錐形瓶的體積V1；記錄環(huán)境溫度5℃；

（2）在針筒中吸入體積V2的稀鹽酸，在干燥管中加入適量氯化鈣固體，稱量裝置和鹽酸的總質(zhì)量m1；

（3）取下橡皮塞，在錐形瓶中加入樣品，稱量裝置、鹽酸和樣品的總質(zhì)量m2；

（4）塞緊橡皮塞，擠壓針筒，使樣品跟稀鹽酸反應(yīng)，振蕩；

（5）反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系總質(zhì)量m3；

（6）拆除并清洗裝置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（7）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 5℃ ，鹽酸 10 mL 。

補(bǔ)充說明：如何修正CO2質(zhì)量？

反應(yīng)前錐形瓶中全部是空氣，反應(yīng)后認(rèn)為全部是CO2。5℃，80 mL空氣的質(zhì)量為：80 mL×1.27×10-3 g·cm-3=0.102g；5℃，70 mL CO2的質(zhì)量為：70 mL×1.94×10-3 g·cm-3=0.136g；CO2和空氣的質(zhì)量差為：0.136g-0.102g=0.034g。

此方法相當(dāng)于向上排空氣法收集二氧化碳，最后錐形瓶中的二氧化碳不可能是100%，修正值會(huì)有誤差，會(huì)使結(jié)果偏高。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、電子天平（精確到0.01g）、100 mL量筒、250 mL廣口瓶、干燥管、分液漏斗、注射器、導(dǎo)管、橡皮管、止水夾、橡皮塞

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）在廣口瓶（250 mL）中加入10.00g碳酸鈣；

（2）用量筒量取約100 mL稀鹽酸（1：3）；

（3）稱整個(gè)反應(yīng)體系的總質(zhì)量；

（4）滴加鹽酸，至反應(yīng)完全；

（5）用注射器向裝置內(nèi)打氣，稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量；

（6）再用注射器向裝置內(nèi)打氣，再稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量，直至質(zhì)量不再改變?yōu)橹梗?/p>

（7）重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2的方案比較好，一方面操作比較簡單，誤差也比較小。另一方面，在操作過程中，通過注射器不斷向裝置內(nèi)打氣，然后稱重。開始時(shí)我們可以看到反應(yīng)體系的總質(zhì)量在不斷改變，從而也說明了反應(yīng)裝置內(nèi)二氧化碳沒有完全排盡對(duì)測量結(jié)果的影響。

“學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)探究方法，離不開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”[2]。當(dāng)今的中學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)中盲目追求升學(xué)率的傾向使重知識(shí)輕能力的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。在化學(xué)教學(xué)方面我們部分教育工作者一味地追求學(xué)生對(duì)教材理論知識(shí)的掌握而忽略了化學(xué)學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特點(diǎn)，從而造成理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。本文用酸溶法測定市售碳酸鈣純度的定量型實(shí)驗(yàn)探究有利于學(xué)生理解化學(xué)科學(xué)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

[1][EB/OL].http：//www.mofangge.com/html/qDetail/05/ c0/201310/ap6xc005159006.html.

[2]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：12.

摘要：從一道試題入手，對(duì)大理石中碳酸鈣含量的測定進(jìn)行了探究，就如何減少誤差、提高精度提出了酸溶法測定碳酸鈣純度的方案。定量型實(shí)驗(yàn)的探究有利于學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，通過科學(xué)探究，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，形成科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：碳酸鈣；純度測定；酸溶法；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0062–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

有一次筆者無意中看到了一道關(guān)于測定某石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的試題，覺得這道試題有一定的研究價(jià)值。原題如下：

化學(xué)興趣小組測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其方法是：將樣品與鹽酸反應(yīng)，測定反應(yīng)后生成的CO2質(zhì)量，再根據(jù)CO2的質(zhì)量求出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量。為測定CO2的質(zhì)量，他們想出了以下A、B、C三種方案，填空幫助他們完成設(shè)計(jì)方案：

A.可稱量反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量的減小量。

B.可稱量吸收CO2前后盛有氫氧化鈉溶液容器質(zhì)量的增大量。

C.選用下圖 裝置可測量產(chǎn)生的CO2的 ，再利用此時(shí)CO2的 ，可計(jì)算CO2的質(zhì)量。圖中瓶內(nèi)水面上油層的作用是 。[1]

三種方案測定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，孰優(yōu)孰劣？筆者分別做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。

1 實(shí)驗(yàn)的論證

1.1 方案A的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、500 mL燒杯、100 mL量筒、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）用電子天平稱10.00g碳酸鈣樣品，并將其倒入一干燥潔凈的500 mL燒杯中；

（2）用100 mL量筒量取稀鹽酸（1：3）約100 mL，稱得燒杯（含碳酸鈣樣品）、量筒（含稀鹽酸）的總質(zhì)量；

（3）將稀鹽酸倒入燒杯中使之與碳酸鈣反應(yīng)；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系的總質(zhì)量；

（5）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（6）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

1.2 方案B的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、20%的氫氧化鈉溶液、錐形瓶、橡皮塞、導(dǎo)管、500 mL燒杯、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖連接好裝置；

（2）用電子天平稱0.40g碳酸鈣樣品，并將其倒入錐形瓶中；

（3）在分液漏斗中加入稀鹽酸（1：3）；

（4）在廣口瓶加入200 mL左右的水和一些植物油；

（5）打開分液漏斗的旋塞，將稀鹽酸加入錐形瓶中使之與碳酸鈣樣品反應(yīng)；

（6）待反應(yīng)結(jié)束后，讀取量筒中的水的體積；

（7）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 10℃ 。

通過上述實(shí)驗(yàn)，我們不難看出方案A誤差最小，方案B誤差最大。通過數(shù)據(jù)可以看出，用方案B和方案C來測定石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)事實(shí)上很不合理。

方案B造成誤差的主要原因是CO2和堿反應(yīng)需要一定的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)看到有大量的氣泡從濃的氫氧化鈉溶液中冒出，說明CO2不能被堿液充分吸收。

方案C造成誤差的主要原因是滴加鹽酸時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)壓強(qiáng)瞬時(shí)增大，可能會(huì)有二氧化碳?xì)怏w從分液漏斗中逸出，另外導(dǎo)管中也會(huì)有水不能全部進(jìn)入量筒等。

方案A也有一定的誤差，造成誤差的原因可能是裝置內(nèi)的二氧化碳密度大于空氣，不會(huì)完全從裝置中逸出，導(dǎo)致結(jié)果偏小。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：用碳酸鈣樣品和稀鹽酸（1：3）反應(yīng)，用一根燃著的木條伸近反應(yīng)容器，木條在容器口熄滅。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論：造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是反應(yīng)結(jié)束后裝置內(nèi)的二氧化碳沒有完全從裝置中逸出。如何減少誤差呢？我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

2 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：4）、氯化鈣、80 mL錐形瓶、針筒、干燥管、單孔橡皮塞、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖組裝好裝置，量出錐形瓶的體積V1；記錄環(huán)境溫度5℃；

（2）在針筒中吸入體積V2的稀鹽酸，在干燥管中加入適量氯化鈣固體，稱量裝置和鹽酸的總質(zhì)量m1；

（3）取下橡皮塞，在錐形瓶中加入樣品，稱量裝置、鹽酸和樣品的總質(zhì)量m2；

（4）塞緊橡皮塞，擠壓針筒，使樣品跟稀鹽酸反應(yīng)，振蕩；

（5）反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系總質(zhì)量m3；

（6）拆除并清洗裝置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（7）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 5℃ ，鹽酸 10 mL 。

補(bǔ)充說明：如何修正CO2質(zhì)量？

反應(yīng)前錐形瓶中全部是空氣，反應(yīng)后認(rèn)為全部是CO2。5℃，80 mL空氣的質(zhì)量為：80 mL×1.27×10-3 g·cm-3=0.102g；5℃，70 mL CO2的質(zhì)量為：70 mL×1.94×10-3 g·cm-3=0.136g；CO2和空氣的質(zhì)量差為：0.136g-0.102g=0.034g。

此方法相當(dāng)于向上排空氣法收集二氧化碳，最后錐形瓶中的二氧化碳不可能是100%，修正值會(huì)有誤差，會(huì)使結(jié)果偏高。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、電子天平（精確到0.01g）、100 mL量筒、250 mL廣口瓶、干燥管、分液漏斗、注射器、導(dǎo)管、橡皮管、止水夾、橡皮塞

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）在廣口瓶（250 mL）中加入10.00g碳酸鈣；

（2）用量筒量取約100 mL稀鹽酸（1：3）；

（3）稱整個(gè)反應(yīng)體系的總質(zhì)量；

（4）滴加鹽酸，至反應(yīng)完全；

（5）用注射器向裝置內(nèi)打氣，稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量；

（6）再用注射器向裝置內(nèi)打氣，再稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量，直至質(zhì)量不再改變?yōu)橹梗?/p>

（7）重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2的方案比較好，一方面操作比較簡單，誤差也比較小。另一方面，在操作過程中，通過注射器不斷向裝置內(nèi)打氣，然后稱重。開始時(shí)我們可以看到反應(yīng)體系的總質(zhì)量在不斷改變，從而也說明了反應(yīng)裝置內(nèi)二氧化碳沒有完全排盡對(duì)測量結(jié)果的影響。

“學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)探究方法，離不開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”[2]。當(dāng)今的中學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)中盲目追求升學(xué)率的傾向使重知識(shí)輕能力的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。在化學(xué)教學(xué)方面我們部分教育工作者一味地追求學(xué)生對(duì)教材理論知識(shí)的掌握而忽略了化學(xué)學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特點(diǎn)，從而造成理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。本文用酸溶法測定市售碳酸鈣純度的定量型實(shí)驗(yàn)探究有利于學(xué)生理解化學(xué)科學(xué)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

[1][EB/OL].http：//www.mofangge.com/html/qDetail/05/ c0/201310/ap6xc005159006.html.

[2]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：12.

摘要：從一道試題入手，對(duì)大理石中碳酸鈣含量的測定進(jìn)行了探究，就如何減少誤差、提高精度提出了酸溶法測定碳酸鈣純度的方案。定量型實(shí)驗(yàn)的探究有利于學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，通過科學(xué)探究，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，形成科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：碳酸鈣；純度測定；酸溶法；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和探究

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0062–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

有一次筆者無意中看到了一道關(guān)于測定某石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的試題，覺得這道試題有一定的研究價(jià)值。原題如下：

化學(xué)興趣小組測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其方法是：將樣品與鹽酸反應(yīng)，測定反應(yīng)后生成的CO2質(zhì)量，再根據(jù)CO2的質(zhì)量求出樣品中碳酸鈣的質(zhì)量。為測定CO2的質(zhì)量，他們想出了以下A、B、C三種方案，填空幫助他們完成設(shè)計(jì)方案：

A.可稱量反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量的減小量。

B.可稱量吸收CO2前后盛有氫氧化鈉溶液容器質(zhì)量的增大量。

C.選用下圖 裝置可測量產(chǎn)生的CO2的 ，再利用此時(shí)CO2的 ，可計(jì)算CO2的質(zhì)量。圖中瓶內(nèi)水面上油層的作用是 。[1]

三種方案測定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，孰優(yōu)孰劣？筆者分別做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證。

1 實(shí)驗(yàn)的論證

1.1 方案A的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、500 mL燒杯、100 mL量筒、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）用電子天平稱10.00g碳酸鈣樣品，并將其倒入一干燥潔凈的500 mL燒杯中；

（2）用100 mL量筒量取稀鹽酸（1：3）約100 mL，稱得燒杯（含碳酸鈣樣品）、量筒（含稀鹽酸）的總質(zhì)量；

（3）將稀鹽酸倒入燒杯中使之與碳酸鈣反應(yīng)；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系的總質(zhì)量；

（5）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（6）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

1.2 方案B的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、20%的氫氧化鈉溶液、錐形瓶、橡皮塞、導(dǎo)管、500 mL燒杯、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖連接好裝置；

（2）用電子天平稱0.40g碳酸鈣樣品，并將其倒入錐形瓶中；

（3）在分液漏斗中加入稀鹽酸（1：3）；

（4）在廣口瓶加入200 mL左右的水和一些植物油；

（5）打開分液漏斗的旋塞，將稀鹽酸加入錐形瓶中使之與碳酸鈣樣品反應(yīng)；

（6）待反應(yīng)結(jié)束后，讀取量筒中的水的體積；

（7）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 10℃ 。

通過上述實(shí)驗(yàn)，我們不難看出方案A誤差最小，方案B誤差最大。通過數(shù)據(jù)可以看出，用方案B和方案C來測定石灰石樣品中碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)事實(shí)上很不合理。

方案B造成誤差的主要原因是CO2和堿反應(yīng)需要一定的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)看到有大量的氣泡從濃的氫氧化鈉溶液中冒出，說明CO2不能被堿液充分吸收。

方案C造成誤差的主要原因是滴加鹽酸時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)壓強(qiáng)瞬時(shí)增大，可能會(huì)有二氧化碳?xì)怏w從分液漏斗中逸出，另外導(dǎo)管中也會(huì)有水不能全部進(jìn)入量筒等。

方案A也有一定的誤差，造成誤差的原因可能是裝置內(nèi)的二氧化碳密度大于空氣，不會(huì)完全從裝置中逸出，導(dǎo)致結(jié)果偏小。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：用碳酸鈣樣品和稀鹽酸（1：3）反應(yīng)，用一根燃著的木條伸近反應(yīng)容器，木條在容器口熄滅。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論：造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是反應(yīng)結(jié)束后裝置內(nèi)的二氧化碳沒有完全從裝置中逸出。如何減少誤差呢？我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

2 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：4）、氯化鈣、80 mL錐形瓶、針筒、干燥管、單孔橡皮塞、電子天平（精確到0.01g）、藥匙

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）按圖組裝好裝置，量出錐形瓶的體積V1；記錄環(huán)境溫度5℃；

（2）在針筒中吸入體積V2的稀鹽酸，在干燥管中加入適量氯化鈣固體，稱量裝置和鹽酸的總質(zhì)量m1；

（3）取下橡皮塞，在錐形瓶中加入樣品，稱量裝置、鹽酸和樣品的總質(zhì)量m2；

（4）塞緊橡皮塞，擠壓針筒，使樣品跟稀鹽酸反應(yīng)，振蕩；

（5）反應(yīng)結(jié)束后，稱量反應(yīng)后體系總質(zhì)量m3；

（6）拆除并清洗裝置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（7）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

室溫 5℃ ，鹽酸 10 mL 。

補(bǔ)充說明：如何修正CO2質(zhì)量？

反應(yīng)前錐形瓶中全部是空氣，反應(yīng)后認(rèn)為全部是CO2。5℃，80 mL空氣的質(zhì)量為：80 mL×1.27×10-3 g·cm-3=0.102g；5℃，70 mL CO2的質(zhì)量為：70 mL×1.94×10-3 g·cm-3=0.136g；CO2和空氣的質(zhì)量差為：0.136g-0.102g=0.034g。

此方法相當(dāng)于向上排空氣法收集二氧化碳，最后錐形瓶中的二氧化碳不可能是100%，修正值會(huì)有誤差，會(huì)使結(jié)果偏高。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2

[實(shí)驗(yàn)用品]碳酸鈣樣品（分析純，98%）、稀鹽酸（1：3）、電子天平（精確到0.01g）、100 mL量筒、250 mL廣口瓶、干燥管、分液漏斗、注射器、導(dǎo)管、橡皮管、止水夾、橡皮塞

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）在廣口瓶（250 mL）中加入10.00g碳酸鈣；

（2）用量筒量取約100 mL稀鹽酸（1：3）；

（3）稱整個(gè)反應(yīng)體系的總質(zhì)量；

（4）滴加鹽酸，至反應(yīng)完全；

（5）用注射器向裝置內(nèi)打氣，稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量；

（6）再用注射器向裝置內(nèi)打氣，再稱量反應(yīng)后整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量，直至質(zhì)量不再改變?yōu)橹梗?/p>

（7）重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次；

（8）數(shù)據(jù)處理。

[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)]

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2的方案比較好，一方面操作比較簡單，誤差也比較小。另一方面，在操作過程中，通過注射器不斷向裝置內(nèi)打氣，然后稱重。開始時(shí)我們可以看到反應(yīng)體系的總質(zhì)量在不斷改變，從而也說明了反應(yīng)裝置內(nèi)二氧化碳沒有完全排盡對(duì)測量結(jié)果的影響。

“學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)探究方法，離不開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”[2]。當(dāng)今的中學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)中盲目追求升學(xué)率的傾向使重知識(shí)輕能力的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。在化學(xué)教學(xué)方面我們部分教育工作者一味地追求學(xué)生對(duì)教材理論知識(shí)的掌握而忽略了化學(xué)學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特點(diǎn)，從而造成理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。本文用酸溶法測定市售碳酸鈣純度的定量型實(shí)驗(yàn)探究有利于學(xué)生理解化學(xué)科學(xué)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

[1][EB/OL].http：//www.mofangge.com/html/qDetail/05/ c0/201310/ap6xc005159006.html.

[2]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：12.