Question

9．如图所示为实验室常见气体制备、净化、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，欲用下列仪器完成各自的探究实验．
（1）第一组的同学用过氧化氢溶液和二氧化锰 制取氧气．
①制取并收集一瓶干燥的氧气，所选仪器的连接顺序为ACG（填写仪器序号字母）．
②用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
③制取气体前，需要检查仪器A的气密性，其具体操作步骤是关闭阀门，将导管一端放入水中，用水捂住锥形瓶，一段时间后，若水中的导管口有气泡冒出，手松开，水会倒流进导管口一段距离，则说明气密性良好．
（2）第二组同学欲用一种混合气体（可能含有H₂、CO、H₂O、HCl中的一种或几种），测定某10g氧化铁样品中的氧化铁的质量分数．实验时，所选仪器的连接顺序是“混合气体→D→C₁→E→C₂→B→碱石灰干燥管”，样品充分反应，测定部分装置反应前后的质量变化，并绘制了如下表格（假设样品中杂质不挥发，也不发生化学反应：已知：Fe₂O₃+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3H₂O）．

装置编号	D	C1	C2	B
试剂	硝酸银溶液	浓硫酸	浓硫酸	氢氧化钠溶液
现象或质量变化	无明显现象	增重1.0g	增重2.7g	增重0.66g

请回答下列问题：
①装置E中能观察到的明显现象是红色固体变黑．
②装置B中发生反应的化学方程式为CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
③根据以上现象判断，混合气体中一定不存在的气体是氯化氢（填物质名称）．
④该氧化铁样品中氧化铁的质量分数是88%．

Answer 1

分析 （1）①干燥氧气应该选择浓硫酸，然后用向上排空气法收集，可以据此解答该题；
②根据氧化氢以二氧化锰作催化剂分解为水和氧气写出该反应的化学方程式；
③根据使用分液漏斗的装置检查气密性方法进行分析；
（2）①根据加热颗粒颜色变化分析；
②二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，据反应物、生成物及反应条件写出方程式；
③根据HCl能与硝酸银反应生成白色沉淀分析；
④根据反应物、生成物，结合化学方程式进行计算分析．

解答 解：（1）①制取氧气应该选择A装置，干燥氧气应该选择浓硫酸，然后用向上排空气法收集，故正确的顺序为：A→C→F；
②过氧化氢以二氧化锰作催化剂分解为水和氧气；化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③使用分液漏斗的装置检查气密性方法：关闭阀门，将导管一端放入水中，用水捂住锥形瓶，一段时间后，若水中的导管口有气泡冒出，手松开，水会倒流进导管口一段距离，则说明气密性良好；
（2）①装置E中是氧化铁发生还原反应的实验装置，能观察到的明显现象是红色的氧化铁颗粒逐渐变成了黑色；
②装置B中发生的反应是二氧化碳与氢氧化钠的反应，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，其反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
③当混合气体通入D中硝酸银溶液时，装置D中没有看到明显现象，这就说明混合气体中没有HCl气体，因为HCl气体会与硝酸银反应生成氯化银沉淀，故由此可知，混合气体中一定不含HCl气体；
④在C₂中浓硫酸增重2.7g，说明氢气在与氧化铁反应时生成了2.7g水，在B中氢氧化钠溶液增重0.66g，说明混合气体中还含有一氧化碳，并与氧化铁发生反应，反应生成的二氧化碳质量为0.66g，由此可根据化学方程式计算出在氧化还原反应中氧化铁的质量，设，在氢气还原氧化铁反应中氧化铁的质量Xg，则
3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3H₂O
           160                    54
             X                    2.7g
$\frac{160}{54}=\frac{X}{2.7g}$
X=8g
设，在一氧化碳还原氧化铁反应中氧化铁的质量为Zg，则
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                             132
  Z                             0.66g
$\frac{160}{132}=\frac{Z}{0.66g}$
Z=0.8g
由此参加反应的氧化铁的质量为：8g+0.8g=8.8g；则氧化铁样品中氧化铁的质量分数为：$\frac{8.8g}{10g}×100%$=88%；
故答案为：（1）①ACG；②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；③关闭阀门，将导管一端放入水中，用水捂住锥形瓶，一段时间后，若水中的导管口有气泡冒出，手松开，水会倒流进导管口一段距离，则说明气密性良好；（2）①红色固体变黑；②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；③氯化氢；④88%；

点评 熟记实验室制取氢气的反应原理、注意事项以及物质的检验和除杂的知识等，并能灵活应用质量守恒定律和相关知识进行解题，要求同学们在平时的学习中加强基础知识的储备，以便能够灵活应用．