Question

16．如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题：

（1）实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，若选用 D 装置收集氧气，气体应从b（填“a”或“b”，下同）端导入，若选用 E 装置收集氧气，气体应从a端导入．
（2）某化学学习小组同学用 20%的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用 B 装置来制氧气．实验中，同学们发现用此方案制取气体的一个缺点是不能得到平稳的气流．大家提出从两个方面加以改进：一是把发生装置由 B改为C，其理由是可以控制加入过氧化氢溶液的速率；二是将过氧化氢溶液加水稀释．溶液的稀释需要经过计算、量取、混匀三个步骤．如果把 50g 质量分数为 20%的过氧化氢溶液稀释成 5% 的过氧化氢溶液，需加水的质量为150g；在稀释过程中，除了烧杯外，还需要用到的仪器有①⑤⑥（填数字序号）．
①量筒②药匙③试管④酒精灯⑤胶头滴管⑥玻璃棒
（3）实验室常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，现取含碳酸钙 80%的石灰石 12.5g 和 94.4g 稀盐酸恰好完全反应（石灰石中的杂质不溶于水，也不与稀盐酸反应）．求恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据加热高锰酸钾制取氧气的原理以及氧气的性质来分析；
（2）利用分液漏斗加入液体时能控制加入液体的量；根据溶质质量不变原理计算加入水的质量，根据稀释的操作分析用到的玻璃仪器；
（3）石灰石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；根据题意，含碳酸钙80%的石灰石12.5g和94.4g稀盐酸恰好完全反应，由石灰石的质量、碳酸钙的质量分数可计算出参加反应的碳酸钙的质量，进而由反应的化学方程式可列式计算出生成二氧化碳的质量、生成氯化钙的质量，据此进行分析解答．

解答 解：（1）高锰酸钾在加热的条件下，生成锰酸钾和二氧化锰和氧气；因为氧气的密度比空气大，所以用装置D来收集氧气时，氧气从长管进入；氧气的密度比水小，所以用装置E来收集氧气时，氧气从短管进入，故填：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；b；a；
（2）用 B 装置来制氧气．实验中，同学们发现用此方案制取气体的一个缺点是不能得到平稳的气流；实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流．大家提出从两个方面加以改进：一是把发生装置由B改为C，其理由是用分液漏斗注入过氧化氢溶液，可以控制产生氧气的速率；二是将过氧化氢溶液加水稀释．溶液的稀释需要经过计算、量取、混匀三个步骤．如果把50g质量分数为20%的过氧化氢溶液稀释成5%的过氧化氢溶液，设需加水的质量为为x，则50g×20%=（50g+x）×5%，解得 x=150g；在稀释过程中，除了烧杯外，还需要用到的仪器有、量筒、滴管、玻璃棒．
故填：不能得到平稳的气流；可以控制加入过氧化氢溶液的速率；150；①⑤⑥；
（3）石灰石中碳酸钙的质量为12.5g×80%=10g．
设生成二氧化碳的质量为x，生成氯化钙的质量为y，
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
 100                111             44
 10g                 y                x
$\frac{100}{44}=\frac{10g}{x}$
$\frac{100}{111}=\frac{10g}{y}$
x=4.4g
y=11.1g
恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为$\frac{11.1g}{10g+94.4g-4.4g}×100%$=11.1%．
答：恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为11.1%．

点评 本题难度不大，掌握利用化学方程式与溶质质量分数的综合计算即可正确解答本题，反应后所得溶液的质量的方法一般是用所加的所有物质的质量总和-生成气体的质量（或生成沉淀的质量）．