Question

15．如图所示为实验室常见气体制备，净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器）．某学校两个化学实验探究小组的同学欲用他们完成各自的探究实验．

（1）第一组的同学以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制备、收集干燥纯净的二氧化碳气体，按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性．（提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收）．
①所选仪器的连接顺序为A→D→C→F（填写仪器序号字母）．
②若将二氧化碳通入氢氧化钠溶液中，溶液的质量将增大（填“增大”“减小”“不变”之一），请解释原因CO₂与NaOH反应生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的质量增大．
（2）第二组的同学以过氧化氢溶液和MnO₂为原料制备氧气，并对某种塑料的组成元素进行分析探究（资料显示该塑料只含C、H、O三种元素），所选仪器按“A→C₁→E→C₂→B→碱石灰干燥管”的顺序连接（C₁，C₂为浓硫酸洗气瓶），实验前检验装置气密性．使该塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧，观察现象，收集有关实验数据（假设发生的化学反应都充分反应），试回答下列问题：
①仪器A中所发生反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②仪器E的玻璃管中放入的塑料试样碎屑质量为mg，塑料试样充分燃烧后，测得仪器C₂质量增加ag，仪器B质量增加bg，则mg该塑料试样中含氧元素的质量为m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$g（计算结果可为分数形式）．
③若装置中没有连接仪器C₁，按照②测算出的该塑料试样中氧元素的质量与实际值比较将偏小（填“偏小”“偏大”“基本一致”之一）．

Answer 1

分析 （1）①根据二氧化碳的性质可以知道干燥可以用浓硫酸，而吸收氯化氢气体可以用饱和的碳酸氢钠溶液，可以据此来解答该题；
②根据CO₂与NaOH反应生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的质量增大，判断溶液pH的变化；
（2）①根据以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，产生水和氧气，写出反应的方程式；
②根据“仪器C₂质量增加ag，仪器B质量增加bg”，根据二氧化碳的质量可求出二氧化碳中碳元素的质量；
根据水的质量可求水中氢元素的质量；
③根据产生的氧气混有水蒸气，必须干燥，否则将使该塑料试样中氧元素的质量测算结果．

解答 解：（1）①以石灰石和稀盐酸为原料制取并收集干燥、纯净的二氧化碳，应该先选择固液反应的A装置作为发生装置，再通碳酸氢钠溶液除去氯化氢杂质，再通过浓硫酸吸水干燥，然后用向上排空气法收集，故连接的顺序为：A→C→B→F；
②CO₂与NaOH反应生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的质量增大，故溶液的质量将增大；
（2）①以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，产生水和氧气，反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根据“仪器C₂质量增加ag，仪器B质量增加bg”，可知：
水的质量为ag，水中氢元素的质量=ag×$（\frac{2}{18}×100%）$=$\frac{a}{9}$；
二氧化碳的质量为bg，二氧化碳中碳元素的质量=bg×$\frac{12}{44}$×100%=$\frac{3b}{11}$g；
故该塑料试样中含氧元素的质量为m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$g．
③仪器B₁是吸收氧气中的水蒸气，若没有该装置，会使仪器B₂增重的质量偏大，即水的质量增加，因此测算出的该塑料试样中氧元素的质量与实际值比较将偏小．
故答案为：
（1）①A→D→C→F；②增大；CO₂与NaOH反应生成Na₂CO₃，Na₂CO₃溶于水，使溶液的质量增大；
（2）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；②m-$\frac{a}{9}$-$\frac{3b}{11}$；③偏小．

点评 本题考查了常见气体的制取、干燥、除杂、收集及反应原理的书写等．综合性较强，在利用氧气的性质测定塑料的组成元素时，要注意区分各步操作的作用和目的，利用质量守恒定律进行相关问题的分析．