Question

【题目】某课外兴趣班同学用图甲实验装置进行如下实验。(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装置制备O2，并利用制得的O2验证B中的黑色粉末是否炭粉。

(1)A中反应的化学方程式_____________。

(2)为完成此实验，除用装置A、B外，还需要C装置，该装置中应盛___________(填药品名称)，该装置中发生反应的化学方程式为_____________。

（探究二）乙组同学利用图甲装置改装成了图乙装置，A装置烧瓶内储存的气体可能是CO、CO2、CH4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：

资料：CH4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足量的NaOH浓溶液通过分液漏斗滴入烧瓶中，充分反应；

Ⅲ．按A→C→B→C→…的顺序连接成装置图乙，打开K1，从K1处通入氮气，再打开K2，加热B装置中足量的CuO固体，充分反应(反应前装置内空气已排尽)；

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．

(3)写出CH4与CuO反应的化学方程式____________。

(4)两个装置C中试剂应相同，第一个装置C中试剂的作用是________，通过数据分析，烧瓶中气体的成分是_______。

（探究三）丙组同学利用图甲装置改装成了图丙装置，实验时通入足量的CO，对“氧化铁和铜粉”混合物进行了一系列的探究。

(5)玻璃管内发生反应的化学方程式为____________，该实验的一个明显缺陷是___________。

(6)最后该组同学还对玻璃管内剩余的固体按下图流程进行探究：

①有色溶液B中的溶质有__________(填化学式)；固体X中铜的质量分数是___________。

②将2.8g铁加入100g稀盐酸中恰好完全反应，求反应后溶液中溶质的质量分数___________(写出计算过程)

Answer 1

【答案】 澄清石灰水 CO2+ Ca(OH)2 =CaCO3↓+ H2O CH4+4CuO 4Cu++CO2↑+2H2O 吸收水蒸气 CO、CO2、CH4 没有处理尾气 FeCl2、HCl 26.3% 6.2%

【解析】

(1)固液常温反应制取氧气，是用过氧化氢与二氧化锰制取氧气，所以A中反应的化学方程式为：。

(2)碳粉充分燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。为验证B中的黑色粉末是否炭粉，除用装置A、B外，还需要C装置，该装置中应盛放澄清石灰水，该装置中发生反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

(3)CH4与CuO在加热条件下反应，生成一种金属单质、二氧化碳和水，根据质量守恒定律，CH4与CuO反应的化学方程式为：CH4+4CuO 4Cu++CO2↑+2H2O。

(4)两个装置C中试剂应相同，应该是浓硫酸，第一个装置C中试剂的作用是吸收水蒸气。反应前，向烧瓶内滴入3.0g足量的NaOH浓溶液，反应结束后，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，说明气体中含有二氧化碳，第二个C装置增加了0.18g，说明甲烷和氧化铜反应生成了0.18g的水，设参加反应的氧化铜的质量是x，

= ，解得x=1.6g

1.6g氧化铜中氧元素的质量为：1.6g×=0.32g

B装置中固体质量减少了0.48g，说明氧化铜中氧元素质量减少了0.48g，进一步说明氧化铜和一氧化碳发生了反应，并且和一氧化碳反应的氧元素质量为：0.48g-0.32g=0.16g，因此烧瓶中气体的成分是CO、CO2、CH4。

(5)玻璃管内是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：，尾气中含有一氧化碳气体，该实验的一个明显缺陷是没有处理尾气。

(6)有色溶液是铁和稀盐酸反应生成的氯化亚铁溶液，B中的溶质有反应生成的氯化亚铁和过量的氯化氢。设反应后玻璃管内剩余的固体中铁的质量是y，

=，解得y=11.2g

固体C是铜，铜的质量是4g，固体X中铜的质量分数是：×100%≈26.3%

②将2.8g铁加入100g稀盐酸中恰好完全反应，设反应后生成氯化亚铁的质量是z，生成氢气的质量是w。

=，解z=6.35g，=，解得w=0.1g

反应后溶液溶液的质量是：2.8+100g-0.1g=102.7g

反应后溶液中溶质的质量分数为：×100%≈6.2%