Question

7．为了探究木炭与浓H₂SO₄反应的产物中是否存在CO₂，某同学选用如图所示装置进行实验：
（1）仪器a的名称为：分液漏斗；在组装好上述实验装置后，在装入药品之前必需的实验操作是检查装置的气密性．
（2）写出A中发生反应的化学方程式C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．该装置还可以用于实验室制取Cl₂，请写出实验室制取Cl₂的离子方程式并用单线桥标明电子转移．
（3）装置B的作用是除去混合气体中二氧化硫．
（4）能说明产物中一定存在CO₂气体的实验现象为C中品红不褪色，D中溶液出现白色沉淀（或浑浊）．
（5）质量分数为98%的浓硫酸，其密度为1.84g/mL，该浓硫酸的物质的量浓度为18.4mol/L，用该硫酸配制500mlL0.5mol/L的稀硫酸，主要仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要500 mL容量瓶，定容时由于俯视刻度线，则对浓度产生的影响为偏大 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 A装置：碳和浓硫酸在加热条件下反应C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，生成SO₂和CO₂，SO₂和CO₂均能使澄清石灰水变浑浊，因此在用澄清石灰水检验CO₂之前必须把SO₂吸收干净，B装置：酸性高锰酸钾溶液用于吸收SO₂，C装置：品红溶液用于检验SO₂是否除干净，D装置：澄清的石灰水检验二氧化碳．
（1）根据图示仪器a的特征以及常见仪器的名称可知，仪器a为分液漏斗，有关气体的检验实验，在组装好上述实验装置后，在装入药品之前必须检验装置的气密性；
（2）A中木炭与浓H₂SO₄反应生成二氧化碳和二氧化硫和水，实验室制取Cl₂，MnO₂+4HCl_（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应中Mn元素的化合价由+4价降低到+2价，Cl元素的化合价由-1价升高到0价，结合氧化还原反应的电子转移知识分析；
（3）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以氧化二氧化硫，因此用酸性高锰酸钾溶液吸收SO₂，二氧化碳与酸性高锰酸钾溶液不反应；
（4）品红溶液不褪色，说明SO₂除干净，澄清的石灰水变浑浊，即可说明产物中一定存在CO₂气体；
（5）根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓硫酸的物质的量浓度，根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器来解答，定容时俯视刻度线，溶液体积V偏小，结合c=$\frac{n}{V}$分析．

解答 解：（1）图示仪器a，具有玻璃活塞，具有球形特征的漏斗，为分液漏斗，该实验的目的探究木炭与浓H₂SO₄反应的产物中是否存在CO₂，所以在组装好上述实验装置后，在装入药品之前必须检验装置的气密性，
故答案为：分液漏斗；检查装置的气密性；
（2）装置A中发生的反应为C和浓硫酸共热生SO₂、CO₂和水，化学方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，实验室制取Cl₂：MnO₂+4HCl_（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O中，Mn元素的化合价降低，氧化剂为MnO₂，MnCl₂为还原产物，Cl元素的化合价升高，被氧化，HCl为还原剂，Cl₂为氧化产物，则1mol氧化剂反应转移2mol2e^-，改写成离子方程式以及用双线桥法表示反应中电子转移的数目为，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；；

（3）用澄清石灰水检验CO₂之前必须把SO₂吸收干净，酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以氧化二氧化硫，因此用酸性高锰酸钾溶液除掉SO₂，
故答案为：除去混合气体中二氧化硫；
（4）品红溶液不褪色，说明SO₂除干净，澄清的石灰水变浑浊，即可说明产物中一定存在CO₂气体，即C中品红不褪色，D中溶液出现白色沉淀（或浑浊），
故答案为：C中品红不褪色，D中溶液出现白色沉淀（或浑浊）；
（5）质量分数为98%，密度为1.84g/cm³的浓硫酸的物质的量浓度=$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，用该硫酸配制500mlL0.5mol/L的稀硫酸，用量筒取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到500mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，还需要500mL容量瓶，定容时俯视刻度线，溶液体积V偏小，c=$\frac{n}{V}$可知，n不变，V偏小，则c偏大，
故答案为：18.4mol/L； 500 mL容量瓶；偏大．

点评 本题考查了探究木炭与浓H₂SO₄反应，为高频考点，侧重于SO₂和CO₂性质的比较，SO₂和CO₂均能使澄清石灰水变浑浊，因此在用澄清石灰水检验CO₂之前必须把SO₂吸收干净，试题有利于培养学生的良好的科学素养，提高学生学习实验的积极性，题目难度中等．