Question

11．实验一：根据图1回答问题．

（1）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；发生装置应选择A
（填装置标号，下同），收集装置应选择C或D  ；用装置D收集CO₂，验满的方法是把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明集满．
（2）用装置F制取H₂，现有①铜片；②锌片；③稀硫酸；④浓盐酸四种试剂，应选用的
试剂是②③（填序号）；反应过程中，关闭该装置中的止水夹a，观察到的现象是长颈漏斗中液面逐渐上升，固体和液体分离；装置F与装置B比较，其优点是可以控制反应的发生和停止．
实验二：固体草酸（H₂C₂O₄）在浓硫酸的催化作用下受热分解生成碳的氧化物和水．某同学设计了图2所示实验装置探究碳的氧化物的成分．

（3）实验过程中观察到装置a中的澄清石灰水变浑浊，证明有二氧化碳气体生成．
（4）实验过程中还观察到装置b中澄清石灰水仍然澄清，装置e中有沉淀生成，装置d中黑色固体逐渐变成红色（填现象），证明有CO气体生成．
（5）某同学认为实验过程中不需要装置c，理由是水蒸气对一氧化碳的检验没有干扰．
（6）假设测定过程中各反应均进行完全，且装置d中的氧化铜、装置a、e中澄清石灰水均有剩余．将a、e中的沉淀分别经过过滤、洗涤、干燥、称重，沉淀的质量相等，则生成的二氧化碳和一氧化碳的质量比是11：7．
（7）根据以上实验，写出草酸分解的化学方程式：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，氧气的密度比空气大，不易溶于水，二氧化碳不具有助燃性进行分析；
（2）根据实验室常用锌和稀硫酸反应生成制取氢气，反应过程中，关闭该装置中的止水夹a，装置内的压强增大进行分析；
（3）根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
（4）根据一氧化碳具有还原性，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳进行分析；
（5）根据水蒸气不能干扰一氧化碳和氧化铜的反应现象，所以无需除去水蒸气进行分析；
（6）根据过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来，依据碳元素守恒进行分析；
（7）根据草酸在浓硫酸的催化作用下加热生成一氧化碳、二氧化碳和水进行分析．

解答 解：（1）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，所以发生装置应选择A，氧气的密度比空气大，不易溶于水，所以收集装置应选择C或D，二氧化碳不具有助燃性，所以用装置D收集CO₂，验满的方法是：把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明集满；
（2）实验室常用锌和稀硫酸反应生成制取氢气，铜片不会与酸反应生成氢气，浓盐酸具有挥发性，会使制取的氢气中因混有氯化氢气体而不纯净，所以用装置F制取H₂，应选用的试剂是②③，反应过程中，关闭该装置中的止水夹a，装置内的压强增大，所以反应过程中，关闭该装置中的止水夹a，观察到的现象是：长颈漏斗中液面逐渐上升，固体和液体分离，装置F与装置B比较，其优点是：可以控制反应的发生和停止；
（3）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以实验过程中观察到装置a中的澄清石灰水变浑浊，证明有二氧化碳气体生成；
（4）一氧化碳具有还原性，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，所以实验过程中还观察到装置b中澄清石灰水仍然澄清，装置e中有沉淀生成，装置d中黑色固体逐渐变成红色，证明有CO气体生成；
（5）水蒸气不能干扰一氧化碳和氧化铜的反应现象，所以无需除去水蒸气，所以实验过程中不需要装置c，理由是：水蒸气对一氧化碳的检验没有干扰；
（6）过滤可以将不溶性固体从溶液中分离出来，依据碳元素守恒，所以将a、e中的沉淀分别经过过滤、洗涤、干燥、称重，沉淀的质量相等，
假设生成的碳酸钙质量都是100g，设一氧化碳的质量为x，二氧化碳的质量为y
CO----CO₂----CaCO₃，
28                   100
 x                    100g
$\frac{28}{x}$=$\frac{100}{100g}$
  x=44g
CO₂-----CaCO₃，
44          100
y            100g
$\frac{44}{y}$=$\frac{100}{100g}$
 y=44g
所以生成的二氧化碳和一氧化碳的质量比是44g：28g=11：7；
（7）草酸在浓硫酸的催化作用下加热生成一氧化碳、二氧化碳和水，化学方程式为：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．
故答案为：（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，A，C或D，把燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭，证明集满；
（2）②③，长颈漏斗中液面逐渐上升，固体和液体分离，可以控制反应的发生和停止；
（3）澄清石灰水变浑浊；
（4）黑色固体逐渐变成红色；
（5）水蒸气对一氧化碳的检验没有干扰；
（6）过滤，11：7；
（7）H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO₂↑+CO↑+H₂O．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．