Question

7．甲、乙两组的同学利用下面的实验装置进行如下的探究实验．（试剂均足量，假设各步反应均完全，装置可重复使用，部分夹持装置已省略，组合装置气密性良好．）

实验探究一：
甲组同学利用A中产生的氧气验证B中的黑色粉末是炭粉，并按要求连接装置进行实验．
（1）A中反应的化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）证明黑色粉末是炭粉的实验现象是黑色粉末燃烧，C装置中的澄清石灰水变浑浊．
实验探究二：
A中烧瓶内的气体可能含有CO、CO₂、CH₄中的一种或几种，为确定烧瓶内气体的成分，
乙组同学进行如下实验：
【资料】甲烷和氧化铜反应的化学方程式为：CH₄+4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu+CO₂+2H₂O
Ⅰ．将3.0g的浓氢氧化钠溶液滴入烧瓶中，充分反应；
Ⅱ．按A→C→B→C→D的顺序连接装置，打开K₁，从K₁处通入氮气，再打开K₂，排尽B中空气，加热B中足量的氧化铜固体，充分反应；
Ⅲ．反应结束后，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，B中固体的质量减少了0.32g，第二个C装置的质量增加了0.18g．
（1）打开K₂前通入氮气的目的是防止倒吸．
（2）两个装置C中试剂相同，装置C中的试剂是浓硫酸．
（3）通过实验测得的数据计算，与氧化铜反应的气体中碳元素和氢元素的质量比为3：1．
（4）A中烧瓶内的气体成分是CO₂CH₄．

Answer 1

分析 实验探究一：
（1）①根据制取氧气不需要加热，用过氧化氢制取氧气考虑；
（2）根据二氧化碳燃烧现象和验证方法（利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊）来分析；
实验探究二：
（1）根据氢氧化钠吸入二氧化碳使烧瓶内压强减小，进行分析；
（2）浓硫酸具有吸水性，是为了验证反应后是否有水生成；
（3）根据氢氧化钠溶液质量增加说明有二氧化碳，再根据反应后生成水．判断含有甲烷，从而计算与氧化铜反应的气体中碳元素和氢元素的质量比；
（4）根据氢氧化钠溶液质量增加说明有二氧化碳，再根据反应后生成水，判断含有甲烷，通过实验测得的数据计算不含一氧化碳．

解答 解：实验探究一：
（1）制取氧气不需要加热，用过氧化氢制取氧气，反应物是过氧化氢写在等号的左边，生成物是水和氧气写在等号的右边，反应条件是二氧化锰做催化剂，氧气后面标上上升符号，所以方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
（2）由于碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，需要用C装置验证二氧化碳的生成，验证二氧化碳是用石灰水，所以证明黑色粉末是炭粉的实验现象是：黑色粉末燃烧，C装置中的澄清石灰水变浑浊；
实验探究二：
（1）氢氧化钠吸入二氧化碳使烧瓶内气体压强减小，通入氮气防止液体倒吸；
（2）为了验证通过B装置后是否有水生成，所以在通入B装置前将原来的水除掉，再通过B装置看是否有水生成，因为浓硫酸具有吸水性，可以除去水蒸气，所以C中放浓硫酸；
（3）测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，比氢氧化钠溶液质量增加了，说明烧瓶中含有二氧化碳，其它气体都不与氢氧化钠反应，第二个C装置的质量增加了0.18g说明生成了0.18g水，由于存在反应CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，所以烧瓶中含有甲烷，即与氧化铜反应的气体中碳元素和氢元素的质量比为：12：4=3：1．
（4）测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，比氢氧化钠溶液质量增加了，说明烧瓶中含有二氧化碳，其它气体都不与氢氧化钠反应，第二个C装置的质量增加了0.18g说明生成了0.18g水，所以烧瓶中含有甲烷，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
     320    256      36     固体质量减少：64
                    0.18g                 X
根据：$\frac{36}{64}$=$\frac{0.18g}{x}$
解得X=0.32g，
题干中B中固体的质量减少了0.32g，所以气体中没有一氧化碳；
所以A中烧瓶内的气体成分是：CO₂、CH₄．
故答案为：
实验探究一：
（1）2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ 2H₂O+O₂↑．
（2）黑色粉末燃烧，C装置中的澄清石灰水变浑浊．
实验探究二：
（1）防止倒吸．   
（2）浓硫酸． 
（3）3：1．  
（4）CO₂  CH₄．

点评 本题难度较大，必须综合考虑问题，充分利用题干中所给信息，知道浓硫酸的吸水性，根据生成水的质量进行计算．