20.如圖所示為實驗室中常見的氣體制備、干燥、收集和性質實驗的部分儀器(組裝實驗裝置時,可重復選擇儀器).試根據(jù)題目要求,回答下列問題:

Ⅰ.氯酸鉀(KClO3)固體在二氧化錳做催化劑并加熱的條件下,能較快的分解為氯化鉀和氧氣.小剛同學欲在實驗室中以此方法制備、收集、干燥的氧氣.
(1)所選儀器的連接順序為B→D→F(填寫儀器序號字母).
(2)用氯酸鉀制備氧氣所發(fā)生的化學方程式為2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑.
Ⅱ.小強和小明同學欲用鋅和稀硫酸反應制取氫氣,然后利用氫氣測定某氧化銅樣品中含CuO的質量分數(shù)(假設雜質不揮發(fā),也不發(fā)生反應).儀器的連接順序為:A→D1→C→D2→D3.(已知:CuO+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O;其中
D1、D2、D3為三個濃硫酸洗氣瓶)
(1)在裝置C處看到的主要現(xiàn)象是黑色粉末變紅.
(2)小強欲通過測量反應前后D2濃硫酸洗氣瓶的質量變化,測算氧化銅樣品中含有CuO的質量分數(shù).實驗中,在其他操作正常的條件下,若下列情況出現(xiàn),請你對測算出的結果與實際值相比較,并作出判斷(用“偏小”、“偏大”、“不受影響”之一填寫下列空白.
①若裝置中不連接D1,則測算結果將偏大.
②實驗開始時,小強在沒有加熱之前就通了一會氫氣,則測算結果將不受影響.

(3)若實驗前所取氧化銅樣品的質量為m克,實驗后測得洗氣瓶D2的質量增加n克,則該氧化銅中CuO的質量分數(shù)為$\frac{40n}{9m}$×100%.(計算結果可為分數(shù)形式).
(4)小明說:“即使不連接D1,若通過測量反應前后玻璃管及固體物質的質量變化,也能正確地測算氧化銅樣品中CuO的質量分數(shù)”.

分析 Ⅰ.
(1)收集干燥的氧氣,所以要先制取,再干燥,再收集;根據(jù)方程式的寫法寫出實驗室制取氧氣的反應原理;
(2)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下,受熱分解生成氯化鉀和氧氣; 
Ⅱ.
(1)據(jù)氧化銅是黑色粉末,銅粉是紅色物質分析解答.
(2)①制取的氫氣中含有水蒸氣,如果不除去水蒸氣,會導致計算出的氧化銅樣品的純度偏大;
②根據(jù)氫氣是否參與反應影響實驗及安全性角度分析;
(3)據(jù)洗氣瓶D2增加的質量是生成的水的質量,并結合方程式計算;
(4)玻璃管內固體減少的質量是氧化銅中氧元素的質量,結合氧化銅的化學式可計算出氧化銅的質量,進而計算出樣品中氧化銅的 質量分數(shù).

解答 解:Ⅰ.
(1)B裝置是用來制取氧氣的裝置,由于濃硫酸具有吸水性,可以用來干燥氣體,所以再通過濃硫酸把氧氣干燥后再進行收集,由于要收集干燥的氧氣,根據(jù)密度比空氣大,用向上排空氣法收集,所以儀器的連接順序為B→D→F;
(2)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣,反應的化學方程式為:2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;
Ⅱ.
(1)氫氣和黑色的氧化銅在加熱的條件下可反應生成紅色的銅和水,故現(xiàn)象為:黑色粉末變紅;
(2)①若不連接D1,氫氣中的水蒸氣無法除去,會導致測定的水的質量偏大,從而導致計算出的氧化鐵質量偏大,則計算出樣品純度的結果將偏大;
②沒有加熱之前就通了一會氫氣,以排凈裝置內的空氣,防止爆炸的產(chǎn)生,氫氣沒有參加化學反應,則測算結果將不受影響;
(3)濃硫酸具有吸水性,洗氣瓶D2增加的質量是反應生成的水的質量,設樣品中氧化銅的質量為x,則有
CuO+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O
80            18
x             ng
$\frac{80}{18}$=$\frac{x}{ng}$
 x=$\frac{40n}{9}$g
∴樣品中氧化銅的質量分數(shù)是:$\frac{\frac{40n}{9}g}{mg}$×100%=$\frac{40n}{9m}$;
(4)玻璃管內固體減少的質量是氧化銅中氧元素的質量,結合氧化銅的化學式可計算出氧化銅的質量,進而計算出樣品中氧化銅的 質量分數(shù);
故答案為:Ⅰ.(1)B→D→F;    (2)2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;
Ⅱ.(1)黑色粉末變紅;(2)①偏大;    ②不受影響;(3)$\frac{40n}{9m}$;(4)玻璃管及固體物質.

點評 本考點主要考查了儀器的連接和氣體的除雜和干燥,同時也考查了化學方程式的書寫,方程式計算等知識,綜合性比較強,要結合題意細心解答.

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②撤去酒精燈,待試管冷卻后松開彈簧夾.
③將少量紅磷平裝入試管中,將20mL的注射器活塞置于10mL刻度處,并按圖Ⅱ中所示的連接方式固定好,再將彈簧夾緊橡皮管.
④讀取注射器活塞的數(shù)據(jù).
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