Question

12．从事科学实验的重要环节是进行科学实验的设计．科学实验的正确步骤应为；（1）明确实验目的；（2）收集有关资料；（3）设计合理方案；（4）进行科学实验．请你按照以上四步，完成以下实验设计，根据装置图回答（所用装置图用序号表示）

（1）张雨同学欲用高锰酸钾制取比较纯净的氧气，则应选择的装置组合是BC，反应的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；小雅同学想改用双氧水和二氧化锰作用来制取比较纯净的氧气，则她选择的装置组DC，反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）实验室制取CO₂的药品是大理石（或石灰石）和稀盐酸（均填试剂名称），反应的反学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，应选择的装置组合是DA．
（3）通常情况下，乙快（C₂H₂）是一种无色、无味、密度比空气略小，难溶于水的气体．实验室常用块状固体电石（主要成分：CaC₂）与水直接反应制取乙炔，同时生成氢氧化钙．①明确实验目的：在实验室里制取乙炔气体
②收集有关资料：反应物：电石是一种固体，水是液体；反应条件：混合，不需加热；乙炔的性质：密度比空气略小，且难溶于水；
写出实验室制取乙炔的化学方程式CaC₂+2H₂O═Ca（OH）₂+C₂H₂↑
③设计合理方案：发生装置选用D，收集装置选用C．

Answer 1

分析 （1）高锰酸钾制取氧气需要加热，属于固体加热型，故选B，收集比较纯净的氧气用排水法，据反应原理书写方程式；用双氧水和二氧化锰制取氧气属于固液常温型，故选发生装置D，并据反应原理书写方程式；
（2）实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石和稀盐酸混合制取，不需加热，属于固液常温型，故选发生装置D，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集，并据反应原理书写方程式；
（3）根据题意可知：反应物中电石是固体，与水混合制取乙炔不需加热，属于固液常温型，故选发生装置D；乙炔密度比空气略小，难溶于水，据此可确定收集方法，并据反应物、生成物写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）高锰酸钾制取氧气需要加热，属于固体加热型，故选B，氧气不易溶于水，所以收集比较纯净的氧气用排水法，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应方程式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；用双氧水和二氧化锰制取氧气属于固液常温型，故选发生装置D，所以收集比较纯净的氧气用排水法，反应的方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石和稀盐酸混合制取，不需加热，属于固液常温型，故选发生装置D，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集，大理石和石灰石的主要成分碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，反应方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）②根据题意可知：反应物中电石是固体，与水混合制取乙炔不需加热，乙炔密度比空气略小，难溶于水；
实验室常用碳化钙固体电石与水反应制备乙炔，同时生成氢氧化钙，该反应的化学方程式为CaC₂+2H₂O═Ca（OH）₂+C₂H₂↑；
③制取乙炔使用固体电石与水在常温下发生反应，因此应选用固液不需加热型的发生装置D，由于乙炔（C₂H₂）是一种难溶于水、密度比空气略小的气体，因此收集时应选用图中装置C的排水法收集，密度与空气接近的气体不用排空气法收集，空气不易排尽；
故答案为：（1）BC；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；DC；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）大理石（或石灰石）；稀盐酸；DA；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）②电石；加热；略小；难溶；CaC₂+2H₂O═Ca（OH）₂+C₂H₂↑；
③D；C．

点评 掌握装置选取方法，会依据反应物、生成物、反应条件书写方程式，了解实验室制取氧气的相关知识，才能结合题意正确解答，据反应物状态和反应条件选择发生装置，据气体密度和溶解性选择收集装置，收集纯净的气体通常用排水法，密度与空气接近的气体通常不用排空气法．