Question

3．化學興趣小組根據老師提供的實驗裝置（如圖1）進行如下實驗探究．
（試劑足量，反應均完全，裝置可重復使用，部分夾持裝置已省略，裝置氣密性良好．）

（1）甲組同學利用A裝置中產生的氧氣驗證B中的黑色粉末是炭粉．
①A裝置中反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②為完成此實驗，除用A、B裝置外，還需要補充C、D裝置，C瓶中試劑為石灰水主要作用是證明有二氧化碳生成，反應化學方程式為Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
D裝置的主要作用是提供熱量．
（2）乙組同學要驗證A中燒瓶內裝的氣體可能是CO、CO₂、CH₄中的一種或幾種，為確定燒瓶內氣體的成分，乙組同學進行如下實驗（忽略B、C裝置中空氣的影響）：
【資料】甲烷和氧化銅反應的化學方程式為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O

【操作步驟】
Ⅰ．按A→C→B→C→D的順序連接裝置如圖2，實驗時打開K₂與分液漏斗，將3.0g的濃氫氧化鈉溶液滴入燒瓶中；加熱B中足量的氧化銅固體，點燃D中酒精燈．
Ⅱ．打開K₁，通入氮氣；待B中固體顏色不再發生改變，停止加熱，繼續通氮氣．
Ⅲ．反應結束后，測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，B中固體的質量減少了0.32g，
第二個C裝置的質量增加了0.18g．
①在Ⅱ中打開K₁，通入氮氣目的是排出燒瓶中的氣體；停止加熱，繼續通氮氣目的是防止C中的液體倒吸入玻璃管中．
②兩個C裝置中試劑相同均為濃硫酸，則參加反應的氧化銅質量是1.6g．
③燒瓶中氣體的成分為二氧化碳和甲烷．

Answer 1

分析 （1）通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣；
二氧化碳能和澄清石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水；
酒精燈是一種提供熱量的儀器；
（2）氮氣的化學性質不活潑；
濃硫酸能夠吸收水；
根據提供的數據，通過計算可以確定氣體的成分．

解答 解：（1）①A裝置中，過氧化氫分解生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②C瓶中試劑為石灰水主要作用是證明有二氧化碳生成，反應化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
D裝置的主要作用是提供熱量．
故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；二氧化碳；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；提供熱量．
（2）①在Ⅱ中打開K₁，通入氮氣目的是排出燒瓶中的氣體；
停止加熱，繼續通氮氣目的是防止C中的液體倒吸入玻璃管中；
②設甲烷的質量為x，反應的氧化銅的質量為z，
第二個C裝置的質量增加了0.18g，說明甲烷和氧化銅反應生成了0.18g水，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，
16  320              36
x    z              0.18g
$\frac{16}{x}$=$\frac{320}{z}$=$\frac{36}{0.18g}$，
x=0.08g，z=1.6g，
設反應的氧化銅質量為y，
B中固體的質量減少了0.32g，說明反應的氧化銅中氧元素的質量是0.32g，根據題意有：$\frac{80}{16}$=$\frac{y}{0.32g}$，
y=1.6g，
因此混合氣體中不含有一氧化碳；
反應結束后，測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，說明氣體中含有二氧化碳，質量為：3.1g-3.0g=0.1g，
即混合氣體中含有二氧化碳和甲烷．
故填：排出燒瓶中的氣體；防止C中的液體倒吸入玻璃管中；1.6；二氧化碳和甲烷．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．