Question

17．請結合如圖回答問題：

（1）寫出標號①②的儀器名稱：①酒精燈，②長頸漏斗．
（2）實驗室用一種紫黑色固體和裝置A、D制取O₂，該反應的符號表達式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．圖A裝置中存在的一個不足之處是試管口沒有放一團棉花．
（3）實驗室制取CO₂可選擇發(fā)生裝置B和收集裝置C（填序號），該反應的符號表達式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．裝置F相較于裝置B，優(yōu)點是便于控制反應的發(fā)生和停止．
（4）圖G是某學生設計的一種有洗氣、檢驗、貯氣等用途的裝置．
①當用排空氣法收集二氧化碳時，瓶內沒有水，氣體從b（填“a”或“b”）處導管通入；
②當用排水法收集氧氣時，瓶內裝滿水，在b（填“a”或“b”）處導管連接一根長導管，并通入量筒（填儀器名稱）中，可測得收集到氧氣的體積．
③當用此裝置檢驗CO₂時，瓶內裝入澄清石灰水（填試劑名稱），氣體從b（填“a”或“b”）處通入，反應的符號表達式為Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（5）某同學在實驗時，發(fā)現(xiàn)“不慎碰倒裝滿氧氣的集氣瓶，迅速扶起后，瓶中剩余的氧氣仍能使帶火星的木條復燃”；對此該同學就氧氣濃度為多少時能使帶火星的木條復燃設計進行了如下實驗：
取5只集氣瓶，編一號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總容積10%、20%、30%、
40%、50%的水，用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去，將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實驗現(xiàn)象．
該同學在前一組實驗的基礎上又做了第二組和第三組實驗，三組實驗的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象見表：

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占容積的體積分數(shù)（%）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星的木條的狀況	微亮	亮	很亮	復燃	復燃	很亮	很亮	復燃	復燃	復燃	很亮

請根據(jù)實驗問答下列問題：
①用圖1方案進行第一組的⑤號集氣瓶實驗，其中最合理的是a（填字母），判斷氣體己集滿的方法是液面下降至瓶口，有大氣泡向瓶口逸出．

②由實驗數(shù)據(jù)可知：收集的氧氣占容積的體積分數(shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復燃，這時集氣瓶中氧氣的體積分數(shù)是48%（計算結果保留整數(shù)）．
③若改用加熱雙氧水制氧氣，則反應的符號表達式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；此時用帶火星的木條直接檢驗產生的氧氣，往往難以復燃，這是因為在加熱生成氧氣的同時產生大量水蒸汽，此時混合氣體中氧氣的體積分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖2所示，若只考慮氧氣的體積分數(shù)對實驗結果的影響，欲使帶火早的木條復燃，應將雙氧水的最高溫度控制在87℃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
（2）根據(jù)高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，高錳酸鉀制取氧氣時，需要在試管口放一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導管進行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳密度比空氣大，溶于水，碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，裝置F可以通過裝置內壓強的改變實現(xiàn)固液分離進行分析；
（4）①根據(jù)二氧化碳的密度比空氣大進行分析；
②根據(jù)氧氣的密度比水小，不易溶于水進行分析；
③根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應水生成碳酸鈣沉淀和水，洗氣時應該長進短出進行分析；
（5）①根據(jù)排水法收集氣體的方法，利用排水法收集氣體時，若瓶口有氣泡冒出說明收集滿了進行分析；
②分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分數(shù)最低為35%時木條就可復燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分數(shù)；
③根據(jù)上題數(shù)據(jù)，結合坐標圖，就可以查知溫度的大約值．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，①是酒精燈，②是長頸漏斗；
（2）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，高錳酸鉀制取氧氣時，需要在試管口放一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導管，所以圖A裝置中存在的一個不足之處是試管口沒有放一團棉花；
（3）二氧化碳密度比空氣大，溶于水，所以收集裝置為C，碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，裝置F可以通過裝置內壓強的改變實現(xiàn)固液分離，所以裝置F相較于裝置B，優(yōu)點是：便于控制反應的發(fā)生和停止；
（4）①二氧化碳的密度比空氣大，所以用排空氣法收集二氧化碳時，瓶內沒有水，氣體從b處導管通入；
②氧氣的密度比水小，不易溶于水，所以用排水法收集氧氣時，瓶內裝滿水，在b處導管連接一根長導管，并通入量筒中，可測得收集到氧氣的體積；
③二氧化碳和氫氧化鈣反應水生成碳酸鈣沉淀和水，洗氣時應該長進短出，所以用此裝置檢驗CO₂時，瓶內裝入澄清石灰水，氣體從b處通入，化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①用排水法收集氣體時，要用彎導管，且不能伸入集氣瓶內，故選：a；利用排水法收集氣體時，若瓶口有氣泡冒出說明收集滿了；
②觀察實驗記錄，收集的氧氣占容積的體積分數(shù)最低為35%，帶火星的木條復燃，此時空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時瓶內共有氧氣的分數(shù)為：14%+35%=49%，若用氧氣占空氣體積的五分之一計算，則結果為48%；
③過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，此時用帶火星的木條直接檢驗產生的氧氣，往往難以復燃，這是因為在加熱生成氧氣的同時產生大量水蒸汽，只考慮氧氣的體積分數(shù)對實驗結果的影響，欲使帶火星的木條復燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標，可知道溫度大約在87℃左右．
故答案為：（1）酒精燈，長頸漏斗；
（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，試管口沒有放一團棉花；
（3）C，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，便于控制反應的發(fā)生和停止；
（4）①b；
②b，量筒；
③澄清石灰水，b，Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①a，液面下降至瓶口，有大氣泡向瓶口逸出；
②35%，48%；
③2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，在加熱生成氧氣的同時產生大量水蒸汽，87．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．