Question

18．如圖所示為實驗室中常見的氣體制備、干燥、凈化和收集實驗的部分儀器．試根據題目要求，回答下列問題：

（1）若用 Zn 和稀硫酸反應制取并收集干燥 的氫氣．
①所選儀器的連接順序為：ABD（從左至右填寫儀器序號字母）．
②生成氫氣時，所發生反應的化學方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
③經測定，裝置 A 中鋅粒和稀硫酸反應后溶液的 pH變大了（選填“變大”“變小”“不變”之一）．
（2）若以 H₂O₂溶液為原料（以 MnO₂為催化劑）在實驗室中制備干燥的氧氣，并用來測定 CuO 和 Cu 的混合物樣品中 CuO 的質量分數，儀器的連接順序為：A→B₁→C→B₂． （B₁、B₂為濃硫酸洗氣瓶），并檢驗裝置的氣密性，所設計的實驗裝置中氣體流向是從左向右．小明同學取了氧化銅和銅的混合物樣品 a g，進行實驗：
①根據完全反應后 C 裝置的質量變化測定 CuO 的質量分數．若測得 C 處大玻璃管內的物質總質量增加 b g，則該混合物樣品中 CuO 的質量分數$\frac{a-4b}{a}$（計算結果可為用 a 和 b 表示的代數式）．
②若 C 處大玻璃管中紅色的固體還沒有完全消失就測定，則樣品中 CuO 質量分數的測算結果將偏大（填“偏大”“偏小”“不受影響”之一）．
③二氧化錳是 H₂O₂溶液制氧氣反應的催化劑，反應后的二氧化錳可以進行回收重復利用．可采用的操作方法是過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 制取裝置包括加熱和不需加熱兩種，如果用雙氧水和二氧化錳制氧氣就不需要加熱，如果用高錳酸鉀或氯酸鉀制氧氣就需要加熱．氧氣的密度比空氣的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空氣法和排水法收集．實驗室制取CO₂，是在常溫下，用大理石或石灰石和稀鹽酸制取的，碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，因此不需要加熱．二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集．實驗室是用鋅粒和稀硫酸在常溫下反應制氫氣的，氫氣難溶于水，密度比空氣的密度小，因此可以用排水法和向下排空氣法收集；若用zn和稀硫酸反應制取并收集干燥的氫氣，所選儀器的連接順序為：ABD．由題目的信息可知：該混合物樣品中CuO的質量分數=$\frac{a-4b}{a}$，若C處大玻璃管中紅色的固體還沒有完全消失就測定，則樣品中CuO的質量分數的測算結果將偏大，二氧化錳是H₂O₂溶液制氧氣反應的催化劑，因為二氧化錳不溶于水，反應后的二氧化錳可以進行回收重復利用，可采用的操作方法是過濾、洗滌、干燥．

解答 解：（1）實驗室是用鋅粒和稀硫酸在常溫下反應制氫氣的，氫氣難溶于水，密度比空氣的密度小，因此可以用排水法和向下排空氣法收集；若用Zn和稀硫酸反應制取并收集干燥的氫氣，所選儀器的連接順序為：ABD；鋅和硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，經測定，消耗了稀硫酸，所以裝置A中鋅粒和稀硫酸反應后溶液的pH變大；
（2）由題目的信息可知：該混合物樣品中CuO的質量分數=$\frac{a-4b}{a}$，若C處大玻璃管中紅色的固體還沒有完全消失就測定，則樣品中CuO的質量分數的測算結果將偏大，二氧化錳是H₂O₂溶液制氧氣反應的催化劑，因為二氧化錳不溶于水，反應后的二氧化錳可以進行回收重復利用，可采用的操作方法是過濾、洗滌、干燥．
故答案為：（1）①ABD；
②Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
③變大；
（2）①$\frac{a-4b}{a}$；
②偏大；
③催化劑，過濾．

點評 本考點主要考查了混合物的分離、氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫和有關的計算等，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態和反應的條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關．