Question

下面是实验室制取和收集气体的装置，请按要求作答：
某兴趣小组利用下图装置探究制取气体的原理、方法及性质。结合装置图，回答问题：

（1）写出图中标号仪器的名称：a：            ，b：                
（2）实验室准备用高锰酸钾制取比较纯净的氧气，采用的装置组合是           ，该反应的化学方程式为                                 ；利用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取O₂后的固体残渣（假定已完全反应），通过以下四步实验操作可回收二氧化锰。正确操作的先后顺序是           （填写选项序号）。
a．烘干         b．溶解              c．过滤           d．洗涤
（3）该小组想用B装置来制取CO₂，所用药品名称为            和              ；
该反应的化学方程式为                                 ；收集 CO₂前，如果用F装置中的某种溶液干燥CO₂，则该溶液是          ；CO₂应从F装置的          端通入。
（4）该小组在制取CO₂的时侯，发现二氧化碳收集好后，反应仍在发生，所以，他们想设计一个能随时控制反应的发生与停止的装置，你觉得右边Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ装置中能实现上述意图的是             。

Answer 1

（1）长颈漏斗 集气瓶（2）A、E 2KMnO₄ 加热K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑；bcda（3）大理石，稀盐酸CaCO₃ + 2HCl ="=" CaCl₂ +H₂O + CO₂↑ （方程式3分，不写“↑”扣1分，未配平扣1分，两者都缺也只扣1分）浓硫酸  d （4）Ⅰ、Ⅲ

试题分析：（1）根据实验室常用仪器回答，仪器a的名称是长颈漏斗，b是集气瓶。
（2）高锰酸钾在加热的条件下分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故反应的化学方程式是2KMnO₄K₂MnO₄+ MnO₂+O₂↑；由此可知，实验室用加热高锰酸钾固体分解制取氧气的反应属于“固体加热型”，故发生装置要选用A；由于氧气的密度比空气大，且不易溶于水，故可用向上排空气法C或排水法E来收集，但根据题意，要收集比较纯净的氧气，而排水法比排空气法收集要纯净，故选排水法E。
由于氯酸钾在二氧化锰作催化剂的作用下，受热分解生成氯化钾和氧气（逸出），故若已完全反应，则反应后的固体残渣是生成的氯化钾和二氧化锰（催化剂在反应前后不变）的混合物；其中氯化钾易溶于水，二氧化锰不溶于水，故要回收二氧化锰，可先加水溶解，然后过滤，再将所得滤渣（二氧化锰）洗涤、干燥即可，故正确操作的先后顺序是bcda。
（3）根据图示，B装置是固液常温型装置，实验室一般选用块状大理石或石灰石和稀盐酸反应，来制取二氧化碳，同时还生成氯化钙和水，故反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂+H₂O；由于浓硫酸具有吸水性，且不二氧化碳反应，故可用来干燥二氧化碳，如果用F装置盛浓硫酸来干燥CO₂，F就是洗气瓶，则要长进短出，即CO₂应从F装置的长管d端通入。
（4）只要能实现固、液体两种反应物的完全分离，就能随时控制反应的发生与停止；装置Ⅰ中的有孔塑料板可以放置固体，当关闭活塞时，由于装置内气体不能逸出，而使压强增大，会将部分液体压入长颈漏斗，使液面降至有孔隔板以下，由于固体留在了隔板上，故使固液体分离，从而导致反应停止；打开活塞时，气体放出，压强减小，液体再次进入并与固体接触、反应；装置Ⅱ中难以实现固液分离；装置Ⅲ中的破了的试管恰好起到了与装置Ⅰ中的有孔塑料板相同的作用，当试管移离烧杯，液体漏下，固液体即分离，当试管插入烧杯中液体中时，固液体即接触反应。所以图示装置中只有Ⅰ、Ⅲ装置能控制反应的发生与停止。
点评：熟记氧气和二氧化碳的实验室制法、原理和操作注意事项，是解题的关键；此外，本题的重点是常用气体的发生装置和收集装置的选取方法，要学会根据反应物的状态和反应的条件选择发生装置，根据制取气体的溶解性和密度的大小选择收集气体的方法。