Question

5．氢气是中学化学的重要试剂，可以与Fe₂O₃、CuO等多种金属氧化物反应得到金属单质．某化学兴趣小组利用白铁（表面镀锌的铁）加工业的下脚料制取氢气，生成的氢气与CuO反应，其反应装置如图：（部分夹持装置省略）

（1）从下图a、b、c中选择一套制取氢气的最佳装置B置于A处．

（2）该小组若选用盐酸和白铁片反应制取氢气，请为B处从上图甲和乙中选择一套合适的除杂装置乙．
（3）检验装置气密性之后，点燃C处酒精灯之前必须进行的步骤是先通入氢气一会儿．
（4）若称取CuO的质量为m₁ g，反应一段时间后C处药品完全变为紫红色，此时停止加热，继续通入氢气至药品冷却，称量D装置，质量增加了m₂g，则m₁ 和m₂应满足的关系是$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{40}{9}$．（忽略其他因素带来的误差）

Answer 1

分析 （1）根据制取氢气的反应物的状态及反应条件分析；
（2）根据制取的氢气中含有的杂质分析；
（3）根据氢气与空气的混合气体在加热时易发生爆炸分析；
（4）根据氧化铜与氢气的反应分析回答．

解答 解：（1）由于锌、铁与盐酸反应生成了氢气，c装置能控制反应的发生和停止，是制取氢气的最佳装置；
（2）由于制取的氢气中含有水蒸气和氯化氢气体，可用碱石灰除去，在B处应选择乙装置；
（3）由于氢气与空气的混合气体在加热时易发生爆炸所以，检验装置气密性之后，点燃C处酒精灯之前必须进行的步骤是先通入氢气一会儿，排净试管中的空气防止加热时爆炸．
（4）由题意可知，D装置，质量增加了m₂g是水的质量；
H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O
       80               18
       m₁ g          m₂g
$\frac{80}{18}=\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}g}$     得：$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{40}{9}$
故答为：（1）c；（2）乙；（3）先通入氢气一会儿；（4）$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{40}{9}$．

点评 本题主要考查氢气的制取、除杂和还原氧化铜的实验，综合性较强，但难度不大，加强有关氢气知识的学习有利于解答本题．