Question

9．实验室常用下列装置制取气体，根据所学知识回答下列问题：

（1）实验室用A、B装置都可以制取氧气．A装置中试管口略向下倾斜的原因是：防止药品中的水分受热在试管口凝结，倒流到试管底，造成试管炸裂；若在A装置内加入高锰酸钾，则应在试管口放一小团棉花，其作用是防止高锰酸钾粉末进入到气管．
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末混合来制取氧气，选C做气体发生装置，其优点是可以控制反应随时发生，随时停止；收集氧气可用D或E装置．
（3）汽车尾气中的一氧化氮是一种大气污染物，它是一种无色气体，难溶于水，密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速发应生成红棕色的二氧化氮气体．实验室中制取一氧化氮采用的收集装置是D（填序号），选用该收集装置的主要原因是防止一氧化氮与空气接触造成实验失败．
（4）埃博拉病毒是当今世界上最凶险的病毒之一，其致死率可高达90%．国外最近研制出抗击埃博拉病毒的药物Favipiravir（化学式为C₅H₄N₃O₂F）．试计算：
①Favipiravir的相对分子质量；
②Favipiravir中氢元素和氧元素的质量比；
③Favipiravir中氮元素的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据图示可分析得：A为固体加热制取气体的装置．根据实验室制取氧气的反应原理和发生装置的选取、操作步骤和注意事项分析解答；
（2）考虑B、C都可用于固体与液体不加热制取气体的反应，而C优于B之处是C中注射器可控制液体的加入，进而控制反应的进行．D为排水法收集气体的装置，所收集气体要不溶于水不与水反应．E为向上排空气法收集气体的装置，所收集的气体密度比空气大且不与空气中的成分反应；
（3）考虑一氧化氮在空气中能与氧气迅速发应生成红棕色的二氧化氮气体，而选择收集气体的装置．
（4）根据相对分子质量为构成分子的各原子的相对原子质量之和、化合物中元素的质量分数=$\frac{相对原子质量×原子个数}{相对分子质量}$×100%，进行分析解答．

解答 解：（1）实验室用A、B装置都可以制取氧气．A装置中试管口略向下倾斜的原因是：防止药品中的水分受热在试管口凝结，倒流到试管底，造成试管炸裂；若在A装置内加入高锰酸钾，则应在试管口放一小团棉花，其作用是防止高锰酸钾粉末进入到气管．
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末混合来制取氧气，不需要加热，故选C做气体发生装置，其优点是可以控制反应随时发生，随时停止；由于氧气不易溶于水溶于水，可用排水法收集，氧气也可以用向上排气法收集是因为氧气密度比空气大．
（3）由资料可知，一氧化氮难溶于水，密度略大于空气，与空气中的氧气反应分析得一氧化氮不可用排气法收集只能选用排水法．
（4）①C₅H₄N₃O₂F的相对分子质量=12×5+1×4+14×3+16×2+19=157；
②在C₅H₄N₃O₂F中氢元素和氧元素的质量比为1×4：（16×2）=1：8；
③在C₅H₄N₃O₂F中，氮元素的质量分数=$\frac{14×3}{157}$×100%=26.8%．
故答案：
（1）防止药品中的水分受热在试管口凝结，倒流到试管底，造成试管炸裂；试管口放一小团棉花； 防止高锰酸钾粉末进入到气管．
（2）可以控制反应随时发生，随时停止；D或E．
（3）D； 防止一氧化氮与空气接触造成实验失败．
（4）157；1：8；26.8%．

点评 发生装置选择的依据是药品的状态和反应的条件，初中阶段常见的就两种发生装置是：固体加热型和固液混合不加热型；收集方法选择的依据是气体的密度和在水中的溶解性．