Question

5．根据如图1回答问题：

（1）若选用A装置用高锰酸钾制取氧气，还需补充的一种仪器是酒精灯（填名称），反应的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）实验室若选用B装置制取二氧化碳，则需要改正的一点是应使用向上排空气法收集；请你写出用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）制取的二氧化碳进行如图2实验：
（4）同学们在做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液缸中盛有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液（不考虑其它杂质）．为了对废液进行处理，某同学做了如图3实验：取废液缸上层清野20.0g于烧杯中，逐滴滴入溶质质量分数为5.3%的碳酸钠如直至过量，滴入碳酸钠溶液的质量与生成沉淀的质量的变化关系如图所示．请计算：
①当废液中盐酸完全反应时，生成的二氧化碳的质量为多少？
②当废液中两种物质刚好消耗完毕时，所得溶液中溶质的质量分数为多少？（计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根据反应原理和反应条件来选择反应需要的仪器，并完成化学方程式的书写；
（2）二氧化碳的密度比空气大，应用向上排空气法收集，并据反应原理书写方程式；
（3）产生沉淀前消耗20.0g碳酸钠溶液，这是与废液中盐酸反应的碳酸钠溶液的质量，由于盐酸反应的碳酸钠溶液的质量和质量分数，根据二者反应的化学方程式可以计算出生成氯化钠和二氧化碳的质量．
由两种反应生成的氯化钠的质量和除以所得溶液的质量就得到所得溶液中氯化钠的质量分数．

解答 解：（1）高锰酸钾在加热的条件下可以分解产生二氧化锰、锰酸钾和氧气，化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，该反应需要加热，故填：酒精灯；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）二氧化碳的密度比空气大，应用向上排空气法收集，不能用向下排空气法收集，所以应将集气瓶正放；碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，故填：应使用向上排空气法收集；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（4）①设与盐酸反应时，生成氯化钠的质量为x，生成二氧化碳的质量为y．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106           117  44
20.0g×5.3%    x   y
$\frac{106}{117}=\frac{20.0g×5.3%}{x}$
x=1.17g
$\frac{106}{44}=\frac{20.0g}{y}$
y=0.44g
②设与氯化钙反应时，需要碳酸钠溶液的质量为z，生成氯化钠的质量为w．
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106           100      117
z•5.3%        1g        w
$\frac{106}{z×5.3%}=\frac{100}{1g}=\frac{117}{w}$
z=20.0g
w=1.17g
实际参加反应的碳酸钠溶液的质量为
20.0g+20.0g=40.0g
所得溶液中氯化钠的质量分数为$\frac{1.17g+1.17g}{20.0g+40.0g-1g-0.44g\\;}$×100%≈4.0%
答：生成二氧化碳0.44g．所得溶液中氯化钠的质量分数为4.0%

点评 本题主要考查含杂质物质的化学方程式计算和溶质质量分数的计算，难度较大．