Question

7．如图1所示，某学习小组围绕“气体的实验室制取”进行研讨，请你参与完成下面的问题．

（1）如图①装置制取气体的适用条件是反应物是固体，反应需要加热．
（2）图③装置相比图②装置的主要优点是能随时控制反应的开始和结束．
（3）实验室主要锌粒与稀H₂SO₄反应制取H₂，该反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（4）实验室若用图④装置收集NH₃，气体应从b端通入．（填字母）
（5）为了测定铜元素的相对原子质量Ar（Cu），某同学以氢气还原氧化铜的反应设计了：图2中第一个装有碱石灰的U形管的作用是吸收氢气中的水蒸气．若测得反应前氧化铜的质量为a g，实验完成后第二个装有碱石灰的U形管增加的质量为b g，则Ar（Cu）=$\frac{18a}{b}$-16．（用a、b表示）

（6）请写出利用装置②制取O₂的化学反应方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据反应物的状态和反应条件选择发生装置进行分析；
（2）根据装置内外产生的气压差可以控制反应的发生和停止进行分析；
（3）根据锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气进行分析；
（4）根据氨气的密度比空气小进行分析；
（5）根据通入硬试管中的氢气要干燥，第一个装有碱石灰的U形管的作用是除去氢气中的水分；由装置图与实验原理可知，第二个装有碱石灰的U形管的作用是用于吸收反应产生的水，根据水的质量测定铜元素的相对原子质量Ar（Cu）；
（6）根据过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气进行分析．

解答 解：（1）初中所学发生装置主要分两种，即固体加热型、固体和液体不加热型．A装置属于固体和固体加热装置，反应物是固体和固体，反应条件是加热；
（2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，发生装置属于固体和液体不加热制气体；②和③相比，③装置中导管多了一个开关，一旦开关关闭，随着气体的增多，迫使液体和多孔隔板上的固体分离，导致反应停止；
（3）锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（4）因为氨气易溶于水，密度比空气小，故采用向下排空气法收集，所以从短管（b）通入，把空气从长管排出；
（5）通入硬试管中的氢气要干燥，第一个装有碱石灰的U形管的作用是除去氢气中的水分；依据H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
氧化铜的质量为ag，反应后生成水的质量为bg，令铜的相对原子质量为x，则（x+16）：18=ag：bg，解得x=$\frac{18a}{b}$-16；
（6）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故答案为：（1）反应物是固体，反应需要加热；
（2）能随时控制反应的开始和结束；
（3）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（4）b；
（5）吸收氢气中的水蒸气，$\frac{18a}{b}$-16；
（6）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．