Question

3．興趣小組根據老師提供的實驗裝置進行如下實驗．（試劑均足量，假設各步反應均完全，裝置可重復使用，部分夾持裝置已省略，組合裝置氣密性良好．

（1）為了探究生鐵與一定量的稀鹽酸反應后的黑色粉末，甲組同學利用A中產生的氧氣驗證B中該黑色粉末的成分．
①A中反應的化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②為完成此實驗，除用裝置A、B外，還需要補充的裝置有CD（填裝置序號）．
③若要證明該黑色粉末是炭粉的實驗依據是B裝置中的黑色粉末消失，C裝置中的澄清石灰水變渾濁．
（2）A中燒瓶內的氣體可能含有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：
【資料】甲烷和氧化銅反應的化學方程式為：CH₄+4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4Cu+CO₂+2H₂O
I． 將3.0g的濃氫氧化鈉溶液滴入燒瓶中，充分反應；
II．先按C→B→C順序連接好裝置，通入氮氣，排盡C、B、C裝置中的空氣后停止通入氮氣．再按A→C→B→C→D的順序連接裝置，打開K₁，從K₁處緩緩通入氮氣，打開K₂，使氣體與足量的氧化銅充分反應；
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按A→C→B→C→D的順序連接裝置后，打開K₁，從K₁處緩緩通入氮氣，打開K₂之前的操作是點燃B、D處的酒精燈．
②兩個裝置C中試劑相同，裝置C中的試劑名稱是濃硫酸．
③燒瓶中氣體的成分是CO₂和CH₄．

Answer 1

分析 （1）①根據制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣考慮；
②根據二氧化碳的驗證方法和尾氣處理考慮；
③根據驗證碳是利用碳與氧氣反應生成二氧化碳，再利用二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁來分析；
（2）①根據氫氧化鈉吸入二氧化碳使燒瓶內壓強減小，進行分析；
②濃硫酸具有吸水性，是為了驗證反應后是否有水生成；
③根據氫氧化鈉溶液質量增加說明有二氧化碳，再根據反應后生成水．判斷含有甲烷．

解答 解：（1）①制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣，反應物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，反應條件是二氧化錳做催化劑，氧氣后面標上上升符號，所以方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
②由于碳與氧氣反應生成二氧化碳，需要用C裝置驗證二氧化碳的生成，碳與二氧化碳反應生成一氧化碳，一氧化碳有毒，為了防止污染空氣，需要點燃處理；
③說明黑色粉末是炭粉的反應的化學方程式是根據碳與氧氣反應生成二氧化碳，反應物是碳和氧氣，生成物是二氧化碳，驗證二氧化碳是用石灰水，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）①按A→C→B→C→D的順序連接裝置后，打開K₁，從K₁處緩緩通入氮氣，打開K₂之前的操作是點燃B、D處的酒精燈，使得反應發生，并處理尾氣；
②為了驗證通過B裝置后是否有水生成，所以在通入B裝置前將原來的水除掉，再通過B裝置看是否有水生成，因為濃硫酸具有吸水性，可以除去水蒸氣，所以C中放濃硫酸；
③測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，比氫氧化鈉溶液質量增加了，說明燒瓶中含有二氧化碳，其它氣體都不與氫氧化鈉反應，第二個C裝置的質量增加了0.18g說明生成了0.18g水，所以燒瓶中含有甲烷，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
           320        256           36     固體質量減少：64
                                        0.18g                        X
根據：$\frac{36}{64}=\frac{0.18g}{X}$
解得X=0.32g，題干中B中固體的質量減少了0.32g，所以氣體中沒有一氧化碳．
故答案為：（1）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； ②CD；③B裝置中的黑色粉末消失，C裝置中的澄清石灰水變渾濁；（2）①點燃B、D處的酒精燈；②濃硫酸；③CO₂和CH₄．

點評 本題難度較大，必須總和考慮問題，充分利用題干中所給信息，知道濃硫酸的吸水性，根據生成水的質量進行計算．