Question

20．如圖所示為實驗室中常見氣體制備、凈化、干燥、收集和性質(zhì)實驗的部分儀器（組裝實驗裝置時，可重復(fù)選擇儀器），某化學(xué)小組的同學(xué)欲利用其進(jìn)行下列各探究實驗．

（1）高錳酸鉀（KMn0₄）固體在加熱的條件下，能較快的分解為錳酸鉀（K₂MnO₄）、二氧化錳和氧氣．小明同學(xué)欲在實驗室以此方法制備并收集干燥的氧氣，按照要求設(shè)計實驗裝置、連接儀器，并檢驗裝置的氣密性．
①所選儀器的連接順序為BEG（從左到右填寫儀器序號字母）
②用高錳酸鉀制備氧氣所發(fā)生的化學(xué)方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）用一氧化碳?xì)怏w（含少量二氧化碳）測定某鐵的氧化物（Fe_xO_y）的元素組成比例，并驗證反應(yīng)中氣體生成物的性質(zhì)，所選儀器按C₁→E₁→D→C₂→E₂順序連接按（C₁、C₂）為盛有石灰水的洗氣瓶，（E₁、E₂）為濃硫酸洗氣瓶，設(shè)過程中所有反生的反應(yīng)都恰好完全反應(yīng)），并檢驗裝置的氣密性，所設(shè)計的實驗裝置中氣體流向是從左向右．
①反應(yīng)前大玻璃管中加入鐵的粉末狀氧化物（Fe_xO_y）試樣，當(dāng)D裝置中的Fe_xO_y全部被還原，實驗結(jié)束后，繼續(xù)通入一氧化碳?xì)怏w，直至大玻璃管冷卻．稱量剩余固體的質(zhì)量為16.8g，同時測得C2裝置的質(zhì)量增加了17.6g，則Fe_xO_y中，鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為168：45．
②裝置E₁的作用是干燥二氧化碳，
裝置C₂的現(xiàn)象是澄清的石灰水變渾濁．
③若裝置中沒有連接裝置C₁，這樣測算出的該鐵的氧化物中氧元素的質(zhì)量與實際值比較將偏大（填“偏大”、“偏小”或“基本一致”之一）
④對于該實驗方案設(shè)計還存在不完善之處，你的具體改進(jìn)方案是在裝置最后加一個燃著的酒精燈．

Answer 1

分析 （1）①高錳酸鉀制取氧氣為固體加熱反應(yīng)，生成的氧氣用濃硫酸干燥，用向上排空氣法收集；
②據(jù)反應(yīng)原理寫出方程式；
（2）①欲用一氧化碳?xì)怏w（含少量二氧化碳?xì)怏w）測定某不純氧化鐵樣品的純度（雜質(zhì)不參與任何反應(yīng)），并驗證反應(yīng)中氣體生成物的性質(zhì)，則須先除去二氧化碳，避免干擾，除去二氧化碳 用澄清的石灰水，二氧化碳與澄清的石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；
②D₂處放的是澄清的石灰水，可與一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成的二氧化碳充分反應(yīng)，故該裝置增加的質(zhì)量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，然后結(jié)合一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)的方程式計算出參加反應(yīng)的氧化鐵的質(zhì)量，據(jù)氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算即可；
③若上述連接儀器沒有使用D₁裝置，則D₂裝置增重的質(zhì)量既包括反應(yīng)生成的二氧化碳，還包括本來就有的二氧化碳，會使計算的氧化鐵的質(zhì)量增加，純度比實際值偏大；
③一氧化碳有毒，排放到空氣中會造成大氣污染，所以要進(jìn)行尾氣處理，可利用其可燃性將一氧化碳燃燒掉．

解答 解：（1））①高錳酸鉀制取氧氣為固體加熱反應(yīng)，生成的氧氣用濃硫酸干燥，用向上排空氣法收集；
②據(jù)反應(yīng)原理寫出方程式：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
③二氧化錳不溶于水，氯化鉀溶于水，故加足量水溶解固體剩余物，過濾除去二氧化錳，蒸發(fā)濾液，使錳酸鉀結(jié)晶析出；
（2）①欲用一氧化碳?xì)怏w（含少量二氧化碳?xì)怏w）測定某不純氧化鐵樣品的純度（雜質(zhì)不參與任何反應(yīng)），并驗證反應(yīng)中氣體生成物的性質(zhì)，則須先除去二氧化碳，避免干擾，除去二氧化碳 用澄清的石灰水，二氧化碳與澄清的石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，方程式是Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
D₂處放的是澄清的石灰水，可與一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成的二氧化碳充分反應(yīng)，故該裝置增加的質(zhì)量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量；
設(shè)樣品中氧化鐵的質(zhì)量為x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                 132
x                   17.6g
$\frac{160}{x}=\frac{132}{17.6g}$
x≈21.3g
鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為：16.8g：（21.3g-16.8g）=168：45；
②由于制取的氣體中常含有水蒸氣，所以，裝置D₁的作用是干燥一氧化碳；裝置C₂的現(xiàn)象是澄清的石灰水變渾濁；
③若裝置中沒有連接裝置C₁，生成的二氧化碳中混有的水蒸氣原來的二氧化碳，這樣測算出的該鐵的氧化物中氧元素的質(zhì)量與實際值比較將偏大；
④一氧化碳有毒，排放到空氣中會造成大氣污染，所以要進(jìn)行尾氣處理，可利用其可燃性將一氧化碳燃燒掉；
故答案為：
（1）①B EG；  ②2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）①168：45；    ②干燥二氧化碳；澄清的石灰水變渾濁；③偏大；    ④在裝置最后加一個燃著的酒精燈．

點評 理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．