Question

5．根據(jù)如圖1回答問題：

（1）若選用A裝置用高錳酸鉀制取氧氣，還需補充的一種儀器是酒精燈（填名稱），反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）實驗室若選用B裝置制取二氧化碳，則需要改正的一點是應(yīng)使用向上排空氣法收集；請你寫出用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳的化學(xué)方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）制取的二氧化碳進行如圖2實驗：
（4）同學(xué)們在做完“二氧化碳的制取和性質(zhì)”實驗后，廢液缸中盛有大量的鹽酸與氯化鈣的混合溶液（不考慮其它雜質(zhì)）．為了對廢液進行處理，某同學(xué)做了如圖3實驗：取廢液缸上層清野20.0g于燒杯中，逐滴滴入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為5.3%的碳酸鈉如直至過量，滴入碳酸鈉溶液的質(zhì)量與生成沉淀的質(zhì)量的變化關(guān)系如圖所示．請計算：
①當廢液中鹽酸完全反應(yīng)時，生成的二氧化碳的質(zhì)量為多少？
②當廢液中兩種物質(zhì)剛好消耗完畢時，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為多少？（計算結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)原理和反應(yīng)條件來選擇反應(yīng)需要的儀器，并完成化學(xué)方程式的書寫；
（2）二氧化碳的密度比空氣大，應(yīng)用向上排空氣法收集，并據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式；
（3）產(chǎn)生沉淀前消耗20.0g碳酸鈉溶液，這是與廢液中鹽酸反應(yīng)的碳酸鈉溶液的質(zhì)量，由于鹽酸反應(yīng)的碳酸鈉溶液的質(zhì)量和質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)二者反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算出生成氯化鈉和二氧化碳的質(zhì)量．
由兩種反應(yīng)生成的氯化鈉的質(zhì)量和除以所得溶液的質(zhì)量就得到所得溶液中氯化鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）高錳酸鉀在加熱的條件下可以分解產(chǎn)生二氧化錳、錳酸鉀和氧氣，化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，該反應(yīng)需要加熱，故填：酒精燈；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）二氧化碳的密度比空氣大，應(yīng)用向上排空氣法收集，不能用向下排空氣法收集，所以應(yīng)將集氣瓶正放；碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，故填：應(yīng)使用向上排空氣法收集；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（4）①設(shè)與鹽酸反應(yīng)時，生成氯化鈉的質(zhì)量為x，生成二氧化碳的質(zhì)量為y．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106           117  44
20.0g×5.3%    x   y
$\frac{106}{117}=\frac{20.0g×5.3%}{x}$
x=1.17g
$\frac{106}{44}=\frac{20.0g}{y}$
y=0.44g
②設(shè)與氯化鈣反應(yīng)時，需要碳酸鈉溶液的質(zhì)量為z，生成氯化鈉的質(zhì)量為w．
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106           100      117
z•5.3%        1g        w
$\frac{106}{z×5.3%}=\frac{100}{1g}=\frac{117}{w}$
z=20.0g
w=1.17g
實際參加反應(yīng)的碳酸鈉溶液的質(zhì)量為
20.0g+20.0g=40.0g
所得溶液中氯化鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{1.17g+1.17g}{20.0g+40.0g-1g-0.44g\\;}$×100%≈4.0%
答：生成二氧化碳0.44g．所得溶液中氯化鈉的質(zhì)量分數(shù)為4.0%

點評 本題主要考查含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計算和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算，難度較大．