Question

2．学习化学需要学会一些基本的实验操作和实验原理方法．
Ⅰ实验室制取氧气
实验室制取气体的常见的发生装置如图：

（1）实验室用加热高锰酸钾制取氧气的发生装置为A（填序号），发生反应的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，实验中发现水槽中的水变为紫色的原因是试管口没有放一团棉花．
（2）装置B的优点是能随时控制反应的发生和停止．
Ⅱ测定蔗糖的分子构成
实验室用燃烧法测定蔗糖的分子构成，测定装置如图（固定装置铁架台、铁夹未画出）：

【实验步骤】
①组装仪器，检验装置气密性．
②取17.1g 蔗糖放入装置D中，称量装置E、F的质量为m₁，m₂．
③缓慢地通入纯O₂，检验空气被完全排尽后，连接装置E、F．
④加热装置D，蔗糖燃烧
⑤待观察到玻璃管中固体消失时，停止加热．
⑥缓慢地通入纯O₂一段时间，称量装置E、F的质量为m₃，m₄．
【实验分析】
（3）步骤②中有关的称量操作，在具体称量步骤中的区别是称量装置E、F的质量时应该在密闭状态下进行，而称量蔗糖时不需要在密闭状态下进行．
（4）在A、B、C中，为达成步骤③⑥的目的，选择气体发生装置为C（填序号），并连接装置H、I中的H装置，得到纯净的O₂，并可判断气流的速度．实验中保持装置D中O₂足量的目的是使蔗糖完全燃烧生成水和二氧化碳．
（4）为使反应能够进行，装置图中缺少的常见仪器是酒精灯．E装置的作用是吸收反应生成的水蒸气；F装置的作用是吸收反应生成的二氧化碳；G装置的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入F中．
（5）判断生成的气体被完全吸收的操作和现象是称量装置E、F的质量，质量不再增加．
（6）蔗糖完全燃烧生成CO₂和H₂O．通过该实验，能否确定蔗糖中是否含有氧原子？通过称量E、F装置的增重，可以知道反应生成水的质量和二氧化碳的质量，进一步可以计算氢元素、碳元素的质量，再根据蔗糖的质量可以判断定蔗糖中是否含有氧原子．若蔗糖的相对分子质量为342，E装置增重9.9g，F装置增重26.4g，求蔗糖的化学式（写出具体的计算过程）．
【交流讨论】请回答下列有关问题：
（7）写出蔗糖在氧气中完全燃烧的化学方程式C₁₂H₂₂O₁₁+12O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$12CO₂+11H₂O．
（8）检验步骤③中空气被排尽的方法是从导管N（填“M”或“N”）处收集气体，把带火星的木条放在集气瓶口，带火星的木条复燃．
（9）若略去步骤③，则测量结果的1个蔗糖分子中氧原子的个数偏小（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．若步骤⑥中，停止继续通入氧气的后果是会发生液体倒吸，炸裂玻璃管，并且测得的1个蔗糖分子中氧原子的个数偏大（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．

Answer 1

分析 Ⅰ、高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；                                                               
为了防止高锰酸钾进入导管，通常在试管口塞一团棉花；
不同的实验装置，优缺点不同；
Ⅱ、凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；  
浓硫酸具有吸水性，碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；
分液漏斗能够控制液体药品的流量，从而可以控制反应速率；
蔗糖完全燃烧生成水和二氧化碳；
氧气能使带火星的木条复燃；
如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败．

解答 解：Ⅰ、（1）实验室用加热高锰酸钾制取氧气的发生装置为A，发生反应的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，实验中发现水槽中的水变为紫色的原因是试管口没有放一团棉花．
故填：A；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；试管口没有放一团棉花．
（2）装置B的优点是能随时控制反应的发生和停止，原理是：关闭开关时，试管中的气体增多，压强增大，把液体压入长颈漏斗，固体和液体分离，反应停止；                             
打开开关时，气体导出，试管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行．
故填：能随时控制反应的发生和停止．
Ⅱ、【实验步骤】
①组装仪器，检查装置气密性．
故填：检查装置气密性
⑤待观察到玻璃管中固体消失时，停止加热．
故填：玻璃管中固体消失．
【实验分析】
（3）步骤②中有关的称量操作，在具体称量步骤中的区别是：称量装置E、F的质量时应该在密闭状态下进行，而称量蔗糖时不需要在密闭状态下进行．
故填：称量装置E、F的质量时应该在密闭状态下进行，而称量蔗糖时不需要在密闭状态下进行．
（4）在A、B、C中，为达成步骤③⑥的目的，选择气体发生装置为C，并连接装置H、I中的H装置，得到纯净的O₂，并可判断气流的速度．实验中保持装置D中O₂足量的目的是使蔗糖完全燃烧生成水和二氧化碳．
故填：C；的H装置；使蔗糖完全燃烧生成水和二氧化碳．
（4）为使反应能够进行，装置图中缺少的常见仪器是酒精灯；
E装置的作用是吸收反应生成的水蒸气；
F装置的作用是吸收反应生成的二氧化碳；
G装置的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入F中．
故填：酒精灯；吸收反应生成的水蒸气；吸收反应生成的二氧化碳；防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入F中．
（5）判断生成的气体被完全吸收的操作和现象是称量装置E、F的质量，质量不再增加．
故填：称量装置E、F的质量，质量不再增加．
（6）通过称量E、F装置的增重，可以知道反应生成水的质量和二氧化碳的质量，进一步可以计算氢元素、碳元素的质量，再根据蔗糖的质量可以判断定蔗糖中是否含有氧原子．
故填：通过称量E、F装置的增重，可以知道反应生成水的质量和二氧化碳的质量，进一步可以计算氢元素、碳元素的质量，再根据蔗糖的质量可以判断定蔗糖中是否含有氧原子．
E装置增重9.9g，说明生成了9.9g水，其中氢元素质量为：9.9g×$\frac{2}{18}$×100%=1.1g，
F装置增重26.4g，说明生成了26.4g二氧化碳，其中碳元素质量为：26.4g×$\frac{12}{44}$×100%=7.2g，
17.1g蔗糖中氧元素质量为：17.1g-1.1g-7.2g=8.8g，
蔗糖中氢原子、碳原子和氧原子的个数比为：$\frac{1.1g}{1}$：$\frac{7.2g}{12}$：$\frac{8.8g}{16}$=22：12：11，
蔗糖的化学式为C₁₂H₂₂O₁₁，相对分子质量为：（12×12）+（1×22）+（16×11）=342．
故答案为：C₁₂H₂₂O₁₁．
【交流讨论】
（7）蔗糖在氧气中完全燃烧的化学方程式为：C₁₂H₂₂O₁₁+12O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$12CO₂+11H₂O．
故填：C₁₂H₂₂O₁₁+12O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$12CO₂+11H₂O．
（8）检验步骤③中空气被排尽的方法是从导管N处收集气体，把带火星的木条放在集气瓶口，带火星的木条复燃．
故填：N；把带火星的木条放在集气瓶口，带火星的木条复燃．
（9）若略去步骤③，则装置中的水蒸气和二氧化碳能被E、F装置吸收，导致计算的氢元素和碳元素质量偏大，从而导致测量结果的1个蔗糖分子中氧原子的个数偏小；
若步骤⑥中，停止继续通入氧气的后果是会发生液体倒吸，炸裂玻璃管，并且会导致生成的水蒸气和二氧化碳不能被完全吸收，从而导致计算的氢元素和碳元素质量偏小，进一步导致测得的1个蔗糖分子中氧原子的个数偏大．
故填：偏小；液体倒吸，炸裂玻璃管；偏大．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．