Question

某校化學研究性學習小組探究氣體制取的實驗原理與方法．
（1）甲同學將課本的基礎知識進行整理如圖，請你幫助他完成相關(guān)內(nèi)容．

制取氣體	所需要品	裝置連接順序	反應的化學方程式
氧氣	氯酸鉀和二氧化錳
二氧化碳（干燥）	大理石和稀鹽酸

（2）乙同學設計的實驗裝置（如圖），既可用于制取氣體，又可用于驗證物質(zhì)性質(zhì)．當打開K₁、關(guān)閉
K₂時，利用I、Ⅱ裝置可直接進行的實驗是

 

（填序號）．

①大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳
②鋅與稀硫酸反應制取氫氣
（3）丙同學認為在不改變I、Ⅱ、Ⅲ裝置的儀器及
位置的前提下，該裝置可用于過氧化鈉（Na₂O_2）與水反應制取氧氣，另一產(chǎn)物為氫氧化鈉，則該反應的化學方程式為：

 

；她的改進措施是

 

．
（4）丁同學打開K₂、關(guān)閉K₁，利用I、Ⅲ裝置來驗證生成的二氧化碳中含有水蒸氣，此時C中盛放的物質(zhì)是

 

，可以觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（5）對用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取O₂后的固體殘渣（假定已完全反應）作如下回收處理：
①通過以下四步實驗操作回收二氧化錳．正確操作的先后順序是

 

（填寫選項序號）．
a．烘干b．溶解c．過濾d．洗滌
②用所得氯化鉀晶體配制50g質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鉀溶液，需要氯化鉀的質(zhì)量為

 

．
③過濾、蒸發(fā)時都需用到的儀器是

 

（填序號）．
A．酒精燈B．燒杯C．玻璃棒D．漏斗E．量筒
（6）小明用6.5g可能含有銅、鋁、鐵、鎂中的一種或幾種金屬雜質(zhì)的鋅粉，跟足量的稀鹽酸完全反應時，生成0.2g氫氣，則此鋅粉中一定含有的金屬雜質(zhì)是

 

．

Answer 1

分析：（1）用氯酸鉀和二氧化錳反應制取氧氣需要加熱反應，據(jù)此選擇發(fā)生裝置；又因氧氣的密度大于空氣的密度，并且不易溶于水，選擇收集裝置；然后寫出化學反應式即可；大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳，是固液在常溫下反應，據(jù)此選擇發(fā)生裝置；根據(jù)二氧化碳密度大于空氣的密度，易溶于水，選擇收集裝置；又因為要收集干燥的二氧化碳，所以要連接裝置E；
（2）觀察圖示可知是固液在常溫下的反應，并且收集氣體的密度應小于空氣的密度，然后選擇即可；
（3）根據(jù)反應物是過氧化鈉（Na₂O_2）與水，生成物是氧氣和氫氧化鈉寫出化學反應式即可；因氧氣不易溶于水，可用排水法收集．
（4）檢驗水一般用無水硫酸銅，無水硫酸銅遇水變藍；
（5）從KCl和MnO₂混合物中回收二氧化錳，根據(jù)MnO₂不溶于水，而KCl溶于水所以可按溶解、過濾、洗滌、烘干順序回收MnO₂；在過濾、蒸發(fā)操作中都要用到玻璃棒；
（6）若6.5g都是鋅可生成氫氣0.2g，而6.5g含雜質(zhì)的鋅也生成0.2gH₂，說明雜質(zhì)也有與酸反應金屬存在．再由規(guī)律：相同價態(tài)、相同質(zhì)量不同種金屬與足量的酸反應相對原子質(zhì)量越小產(chǎn)生的氫氣越多，做出推斷．

解答：解：（1）用氯酸鉀和二氧化錳反應制取氧氣需要加熱反應，我們可選用B作為發(fā)生裝置；又因氧氣的密度大于空氣的密度，并且不易溶于水，可選C或D作為收集裝置；反應式是：2KClO₃

MnO2 ．

△

2KCl+3O₂↑；大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳，是固液在常溫下反應，可用裝置A作為發(fā)生裝置；二氧化碳密度大于空氣的密度，易溶于水，我們用裝置D收集；又因為要收集干燥的二氧化碳，所以要在AD之間連接裝置E．
具體內(nèi)容如下表：

制取氣體	所需藥品	裝置連接順序	反應的化學方程式
		BC或BD	2KClO3 MnO2 ． △ 2KCl+3O2↑
		AED	CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

（2）根據(jù)裝置I、Ⅱ的導管進出口順序可知，裝置Ⅱ只能用來收集難溶于水或密度比空氣小的氣體，因此利用裝置I、Ⅱ可收集H₂．故選②；
（3）反應物是過氧化鈉（Na₂O_2）與水，生成物是氧氣和氫氧化鈉，此反應的化學式是：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；因氧氣不易溶于水，可用排水法收集，改進措施是：將裝置Ⅱ中裝滿水，打開K1，關(guān)閉K2（也就是用排水法收集氧氣）；
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂；將裝置Ⅱ中裝滿水，打開K1，關(guān)閉K2（也就是用排水法收集氧氣）．
（4）檢驗水一般用無水硫酸銅，無水硫酸銅遇水變藍．故答案為：無水硫酸銅、白色粉末變成藍色；
（5）①從KCl和MnO₂混合物中回收二氧化錳，根據(jù)MnO₂不溶于水，而KCl溶于水所以可按溶解、過濾、洗滌、烘干順序回收
MnO₂；
②氯化鉀晶體配制50g質(zhì)量分數(shù)為5%的氯化鉀溶液，需要氯化鉀的質(zhì)量為：50×5%=2.5g；
③在過濾、蒸發(fā)操作中都要用到玻璃棒，過濾實驗中要用玻璃棒引流；蒸發(fā)實驗中要用玻璃棒攪拌．
故答案為：①bcda；②2.5g；③C（順序顛倒、不帶單位均不給分）；
（6）根據(jù)反應式計算：
設：假設6.5g金屬都是鋅時，可生成氫氣Xg
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65             2
6.5            X

65

2

=

6.5

X

X=0.2g
可知6.5g都是鋅可生成氫氣0.2g，而6.5g含雜質(zhì)的鋅也生成0.2gH₂，說明雜質(zhì)也有與酸反應金屬存在，但考慮到鋁、鐵、鎂的相對原子質(zhì)量都比鋅小，再由規(guī)律：相同價態(tài)、相同質(zhì)量不同種金屬與足量的酸反應相對原子質(zhì)量越小產(chǎn)生的氫氣越多，由此推知，雜質(zhì)至少由兩種金屬組成，且每種組成中都含有Cu．故答案為：Cu．

點評：本題綜合考查了學生的基本實驗能力，涉及裝置選擇、連接、實驗基本操作、化學計算等知識．要同學們具有綜合的化學知識方可做好此題．