Question

3．興趣小組根據(jù)老師提供的實驗裝置進行如下實驗．（試劑均足量，假設(shè)各步反應(yīng)均完全，裝置可重復(fù)使用，部分夾持裝置已省略，組合裝置氣密性良好．

（1）為了探究生鐵與一定量的稀鹽酸反應(yīng)后的黑色粉末，甲組同學(xué)利用A中產(chǎn)生的氧氣驗證B中該黑色粉末的成分．
①A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②為完成此實驗，除用裝置A、B外，還需要補充的裝置有CD（填裝置序號）．
③若要證明該黑色粉末是炭粉的實驗依據(jù)是B裝置中的黑色粉末消失，C裝置中的澄清石灰水變渾濁．
（2）A中燒瓶內(nèi)的氣體可能含有CO、CO₂、CH₄中的一種或幾種，為確定燒瓶內(nèi)氣體的成分，乙組同學(xué)進行如下實驗：
【資料】甲烷和氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄+4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4Cu+CO₂+2H₂O
I． 將3.0g的濃氫氧化鈉溶液滴入燒瓶中，充分反應(yīng)；
II．先按C→B→C順序連接好裝置，通入氮氣，排盡C、B、C裝置中的空氣后停止通入氮氣．再按A→C→B→C→D的順序連接裝置，打開K₁，從K₁處緩緩?fù)ㄈ氲獨�，打開K₂，使氣體與足量的氧化銅充分反應(yīng)；
III．反應(yīng)結(jié)束后，測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，B中固體的質(zhì)量減少了0.32g，
第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g．
①按A→C→B→C→D的順序連接裝置后，打開K₁，從K₁處緩緩?fù)ㄈ氲獨猓�打開K₂之前的操作是點燃B、D處的酒精燈．
②兩個裝置C中試劑相同，裝置C中的試劑名稱是濃硫酸．
③燒瓶中氣體的成分是CO₂和CH₄．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣考慮；
②根據(jù)二氧化碳的驗證方法和尾氣處理考慮；
③根據(jù)驗證碳是利用碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，再利用二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁來分析；
（2）①根據(jù)氫氧化鈉吸入二氧化碳使燒瓶內(nèi)壓強減小，進行分析；
②濃硫酸具有吸水性，是為了驗證反應(yīng)后是否有水生成；
③根據(jù)氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加說明有二氧化碳，再根據(jù)反應(yīng)后生成水．判斷含有甲烷．

解答 解：（1）①制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣，反應(yīng)物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，反應(yīng)條件是二氧化錳做催化劑，氧氣后面標上上升符號，所以方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
②由于碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，需要用C裝置驗證二氧化碳的生成，碳與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳有毒，為了防止污染空氣，需要點燃處理；
③說明黑色粉末是炭粉的反應(yīng)的化學(xué)方程式是根據(jù)碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)物是碳和氧氣，生成物是二氧化碳，驗證二氧化碳是用石灰水，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）①按A→C→B→C→D的順序連接裝置后，打開K₁，從K₁處緩緩?fù)ㄈ氲獨猓�打開K₂之前的操作是點燃B、D處的酒精燈，使得反應(yīng)發(fā)生，并處理尾氣；
②為了驗證通過B裝置后是否有水生成，所以在通入B裝置前將原來的水除掉，再通過B裝置看是否有水生成，因為濃硫酸具有吸水性，可以除去水蒸氣，所以C中放濃硫酸；
③測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，比氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加了，說明燒瓶中含有二氧化碳，其它氣體都不與氫氧化鈉反應(yīng)，第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g說明生成了0.18g水，所以燒瓶中含有甲烷，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
           320        256           36     固體質(zhì)量減少：64
                                        0.18g                        X
根據(jù)：$\frac{36}{64}=\frac{0.18g}{X}$
解得X=0.32g，題干中B中固體的質(zhì)量減少了0.32g，所以氣體中沒有一氧化碳．
故答案為：（1）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； ②CD；③B裝置中的黑色粉末消失，C裝置中的澄清石灰水變渾濁；（2）①點燃B、D處的酒精燈；②濃硫酸；③CO₂和CH₄．

點評 本題難度較大，必須總和考慮問題，充分利用題干中所給信息，知道濃硫酸的吸水性，根據(jù)生成水的質(zhì)量進行計算．