Question

6．如圖所示為實驗室常見氣體制備，凈化、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）．某學校兩個化學實驗探究小組的同學欲用他們完成各自的探究實驗．

（1）第一組的同學以石灰石和稀鹽酸為原料，在實驗室中制備、收集干燥純凈的二氧化碳氣體，并驗證二氧化碳的性質．按照要求設計實驗裝置、連接儀器，并檢驗裝置的氣密性．（提示：揮發(fā)出的少量HCl氣體可用飽和碳酸氫鈉溶液吸收．）
①若將二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水的pH將減小（填“增大”“減小”“不變”之一）；
②將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中，并無明顯反應現(xiàn)象，欲用化學方法證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學反應，請從NaCl溶液、CaCl₂溶液、無色酚酞試液三種試劑中選用一種試劑進行實驗，簡述證明的理由：CaCl₂溶液，取少量反應后的溶液，滴入CaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉，證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學反應．．
（2）第二組的同學以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，并對某種塑料的組成元素進行分析探究（資料顯示該塑料只含C，H，O三種元素）．實驗前檢驗裝置氣密性，使該塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒，觀察現(xiàn)象，收集有關實驗數(shù)據(jù)（假設發(fā)生的化學反應都充分反應，澄清石灰水足量），試回答下列問題：
①所選儀器的連接順序為A→B→E→B→D→G（注意：填寫儀器序號字母，儀器可以重復使用）；
②儀器A中所發(fā)生反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③儀器E的玻璃管中放入的塑料試樣碎屑質量為mg，塑料試樣充分燃燒后，測得儀器D質量增加ag，則mg該塑料試樣中含碳元素的質量分數(shù)為$\frac{300a}{11m}%$（計算結果可為分數(shù)形式）．

Answer 1

分析 （1）①若將二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反應生成碳酸鈣和水；溶液的堿性變�。�氫氧化鈣被消耗）去分析；
 ②由于氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，要證明二氧化碳和氫氧化鈉反應，只要證明反應生成了碳酸鈉即可；
（2）①要證明塑料只含C，H，O三種元素，可讓塑料在氧氣中燃燒，測出生成的二氧化碳和水的質量，根據(jù)質量守恒定律，利用二氧化碳和水的質量可求出塑料中C、H、O三種元素的質量．根據(jù)題目要求和各裝置的作用排出正確的順序即可；
②根據(jù)A裝置內以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產生水和氧氣去分析；
③根據(jù)二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．D裝置增加的質量就是生成的二氧化碳的質量；根據(jù)質量守恒定律：塑料中碳元素的質量和生成的二氧化碳中碳元素的質量相等去分析．

解答 解：（1）①若將二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反應生成碳酸鈣和水；溶液的堿性變小，所以溶液的pH變��；故答案為：減�。�
 ②由于氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，要證明二氧化碳和氫氧化鈉反應，只要證明反應生成了碳酸鈉即可．可取少量反應后的溶液，滴入CaCl₂溶液，產生白色沉淀，證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學反應（NaCl溶液和氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液都不反應，故不選；由于碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液都顯堿性，滴加酚酞溶液都顯紅色；故不選）．故答案為：CaCl₂溶液，取少量反應后的溶液，滴入CaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉，證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學反應．
（2）①要證明塑料只含C，H，O三種元素，可讓塑料在氧氣中燃燒，測出生成的二氧化碳和水的質量，根據(jù)質量守恒定律，利用二氧化碳和水的質量可求出塑料中C、H、O三種元素的質量．其中A裝置和特點是固體和液體反應且不需加熱，故可用來制取氧氣，此時氧氣中含有一定量的水蒸氣，故要除去（B裝置中有濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，可降去氧氣中的水分），塑料在E中燃燒，產生的氣體先被B吸收（根據(jù)B裝置質量的增加可求生成水的質量），再通過D裝置（裝置內石灰水可吸收二氧化碳，可根據(jù)質量的增加求出二氧化碳的質量），為防止空氣中的水分和二氧化碳進入D裝置，故在D后可加G裝置；故答案為：A→B→E→B→D→G；
②A裝置內以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產生水和氧氣，反應的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．D裝置增加的質量就是生成的二氧化碳的質量，二氧化碳中碳元素的質量=ag×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=$\frac{3a}{11}$g；根據(jù)質量守恒定律：塑料中碳元素的質量和生成的二氧化碳中碳元素的質量相等．故塑料中碳元素的質量分數(shù)為：$\frac{3a}{11}$g÷mg×100%=故答案為：$\frac{300a}{11m}%$．

點評 本題考查了常見氣體的制取、干燥、除雜、收集及反應原理的書寫等．綜合性較強，在利用氧氣的性質測定塑料的組成元素時，要注意區(qū)分各步操作的作用和目的，利用質量守恒定律進行相關問題的分析．