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內容．

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，又可用于驗證物質性質．當打開K₁、關閉
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中盛放的物質是______，可以觀察到的現象是______．
（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質量分數為5%的氯化鉀溶液，需要氯化鉀的質量為______．
③過濾、蒸發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是______．

Answer 1

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：2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；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	2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
		AED	CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

（2）根據裝置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質量分數為5%的氯化鉀溶液，需要氯化鉀的質量為：50×5%=2.5g；
③在過濾、蒸發操作中都要用到玻璃棒，過濾實驗中要用玻璃棒引流；蒸發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
=
X=0.2g
可知6.5g都是鋅可生成氫氣0.2g，而6.5g含雜質的鋅也生成0.2gH₂，說明雜質也有與酸反應金屬存在，但考慮到鋁、鐵、鎂的相對原子質量都比鋅小，再由規律：相同價態、相同質量不同種金屬與足量的酸反應相對原子質量越小產生的氫氣越多，由此推知，雜質至少由兩種金屬組成，且每種組成中都含有Cu．故答案為：Cu．
分析：（1）用氯酸鉀和二氧化錳反應制取氧氣需要加熱反應，據此選擇發生裝置；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，據此選擇發生裝置；根據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含雜質的鋅也生成0.2gH₂，說明雜質也有與酸反應金屬存在．再由規律：相同價態、相同質量不同種金屬與足量的酸反應相對原子質量越小產生的氫氣越多，做出推斷．
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．