20.某兴趣小组以老师提供的如图甲实验装置为主进行如下兴趣实验.(试剂均足量,假设各步反应均完全,装置可重复使用,部分夹持装置已省略,组合装置气密性良好.)
【探究一】甲组同学利用A装置来分离CO和CO
2的混合气体(气流从K
1进入装置).
(1)在烧瓶内装入足量的NaOH溶液,分液漏斗中可装入适量稀硫酸,先关闭分液漏斗活塞,打开活塞K
1和K
2通入混合气体时,可先分离得到CO,再关闭K
1,打开分液漏斗活塞使液体流下,反应后可再得到CO
2,若要使实验成功,装置必需进行的改进措施是将A装置内左侧导管伸入液面下.
【探究二】甲组同学利用A装置制备O
2,并利用制得的O
2验证B中的黑色粉末是炭粉.
(2)A中反应的化学方程式是2H
2O
2 $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H
2O+O
2↑.
(3)为完成此实验,除用装置A、B外,还需要补充的装置有C(填装置序号),该装置中应盛澄清石灰水(填药品名称),实验中可观察到该装置中的现象是澄清石灰水变浑浊,该装置中发生反应的化学方程式为Ca(OH)
2+CO
2 =CaCO
3↓+H
2O.
【探究三】若A装置中烧瓶内的气体可能是CO、CO
2、CH
4中的一种或几种,为确定烧瓶内气体的成分,乙组同学进行如下实验:
CH
4与CuO在加热条件下反应,生成一种金属单质、二氧化碳和水.
Ⅰ.装置B的玻璃管中盛入足量的CuO固体;
Ⅱ.将3.0g的NaOH浓溶液滴入烧瓶中,充分反应;
Ⅲ.按A→C
1→B→C
2→…的顺序连接装置,打开K
1,从K
1处通入氮气,打开K
2,排尽B装置中空气,加热B装置中足量的CuO固体,充分反应;
Ⅳ.反应结束后,测得烧瓶中溶液的质量为3.1g,B装置中固体的质量减少了0.48g,第二个C装置的质量增加了0.18g.
(4)写出CH
4与CuO反应的化学方程式CH
4 +4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu+CO
2+2H
2O.
(5)打开K
2前应先从K
1处通入氮气,否则易产生倒吸现象.两个装置C中试剂相同,装置C中的试剂名称是浓硫酸,通过数据分析,烧瓶中气体的成分是CO
2、CO和CH
4.
【探究四】丙组同学为探究“氧化铁和铜粉”混合物中氧化铁的质量分数,又增加了必要仪器,先称取一定量样品,按如图乙实验装置进行实验:
(6)D装置中用于加热的实验仪器的名称是酒精喷灯,装置D中发生反应的化学方程式为Fe
2 O
3 +3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.该实验的一个明显缺陷是缺少尾气处理装置.
(7)若要利用下列有关数据来测定样品中氧化铁的质量分数(假设反应均完全),最少需要测定下列数据中的2个数据,选择下列最少的数据,最多有3种方案能计算出样品中氧化铁的质量分数.
①通入玻璃管的CO体积V ②原样品质量m
1 ③完全反应后玻璃管内固体质量m
2 ④反应前后E增重的质量m
3(8)小王同学利用丙组所做实验中充分反应后的管内固体X进行如图丙实验:
①固体X与稀盐酸反应的化学方程式为:Fe+2HCl=FeCl
2+H
2↑;
②有色溶液B中的溶质为FeCl
2和HCl(填化学式);
③小王根据自己的实验数据,计算原混合物“氧化铁和铜粉”中铜的质量分数为20%.
(9)小李设计了另一简单的方案,取一定量氧化铁与铜粉的混合物样品,直接加入足量稀盐酸,充分反应后,过滤,将滤渣洗涤、干燥后再称量,即为样品中铜的质量.