Question

3．化学兴趣小组根据老师提供的实验装置（如图1）进行如下实验探究．
（试剂足量，反应均完全，装置可重复使用，部分夹持装置已省略，装置气密性良好．）

（1）甲组同学利用A装置中产生的氧气验证B中的黑色粉末是炭粉．
①A装置中反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②为完成此实验，除用A、B装置外，还需要补充C、D装置，C瓶中试剂为石灰水主要作用是证明有二氧化碳生成，反应化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
D装置的主要作用是提供热量．
（2）乙组同学要验证A中烧瓶内装的气体可能是CO、CO₂、CH₄中的一种或几种，为确定烧瓶内气体的成分，乙组同学进行如下实验（忽略B、C装置中空气的影响）：
【资料】甲烷和氧化铜反应的化学方程式为：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O

【操作步骤】
Ⅰ．按A→C→B→C→D的顺序连接装置如图2，实验时打开K₂与分液漏斗，将3.0g的浓氢氧化钠溶液滴入烧瓶中；加热B中足量的氧化铜固体，点燃D中酒精灯．
Ⅱ．打开K₁，通入氮气；待B中固体颜色不再发生改变，停止加热，继续通氮气．
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在Ⅱ中打开K₁，通入氮气目的是排出烧瓶中的气体；停止加热，继续通氮气目的是防止C中的液体倒吸入玻璃管中．
②两个C装置中试剂相同均为浓硫酸，则参加反应的氧化铜质量是1.6g．
③烧瓶中气体的成分为二氧化碳和甲烷．

Answer 1

分析 （1）通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；
二氧化碳能和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；
酒精灯是一种提供热量的仪器；
（2）氮气的化学性质不活泼；
浓硫酸能够吸收水；
根据提供的数据，通过计算可以确定气体的成分．

解答 解：（1）①A装置中，过氧化氢分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②C瓶中试剂为石灰水主要作用是证明有二氧化碳生成，反应化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
D装置的主要作用是提供热量．
故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；二氧化碳；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；提供热量．
（2）①在Ⅱ中打开K₁，通入氮气目的是排出烧瓶中的气体；
停止加热，继续通氮气目的是防止C中的液体倒吸入玻璃管中；
②设甲烷的质量为x，反应的氧化铜的质量为z，
第二个C装置的质量增加了0.18g，说明甲烷和氧化铜反应生成了0.18g水，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，
16  320              36
x    z              0.18g
$\frac{16}{x}$=$\frac{320}{z}$=$\frac{36}{0.18g}$，
x=0.08g，z=1.6g，
设反应的氧化铜质量为y，
B中固体的质量减少了0.32g，说明反应的氧化铜中氧元素的质量是0.32g，根据题意有：$\frac{80}{16}$=$\frac{y}{0.32g}$，
y=1.6g，
因此混合气体中不含有一氧化碳；
反应结束后，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，说明气体中含有二氧化碳，质量为：3.1g-3.0g=0.1g，
即混合气体中含有二氧化碳和甲烷．
故填：排出烧瓶中的气体；防止C中的液体倒吸入玻璃管中；1.6；二氧化碳和甲烷．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．