Question

9．结合图示实验装置，回答下列问题．

（1）图中a、b仪器的名称：a试管，b集气瓶．
（2）用高锰酸钾固体制氧气，选用的发生装置是A（填“A”、“B”或“C”），反应的化学方程式为
2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；如用D装置收集O₂，则气体收集完毕时，应先从水中取出导气管（填“从水中取出导气管”或“熄灭酒精灯”）；如用F装置收集O₂，则验满的方法是将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．
（3）实验室制取氢气时，如用G装置收集H₂，则气体应从d端通入（填“c”或“d”）．
（4）小红同学想探究实验室中用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳后废液中溶质的成分，请你一同参与探究并回答问题．
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】小红认为废液中溶质只有CaCl₂；你认为还可能含有的溶质是HCl（填化学式）．
【查阅资料】CaCl₂溶液呈中性．
【实验与结论】①请你写出碳酸钙和盐酸反应的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②分别取少量该废液和CaCl₂溶液加入到两支试管中，并向其中分别滴入无色酚酞试液做对比实验，结果两支试管中溶液均无色，于是小红认为自己的猜想是正确的．
③你认为小红的实验不能（填“能”或“不能”）证明她的猜想，理由是HCl的存在也不会使酚酞试液变色．
④如果要证明你的猜想是正确的，你可以选择A（填字母）来代替酚酞试液．
A．石蕊试液        B．氢氧化钠溶液       C．稀盐酸       D．硝酸银溶液
【拓展与应用】①若实验证明了你的猜想是正确的，向废液中加入过量的碳酸钙，反应完成后过滤，即可得到只含CaCl₂一种溶质的溶液．
②经实验证明了你的猜想是正确．某同学继续做了如下实验：取废液20.0g于烧杯中，逐滴滴入碳酸钠溶液至过量，滴入碳酸钠溶液质量（/g）与生成沉淀的质量 （/g）的变化关系如图所示．试计算：
（ⅰ）废液中CaCl₂的质量分数；
（ⅱ）碳酸钠溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 试管是常用的反应容器，集气瓶是收集气体的仪器；制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；实验结束应先移出导管，后熄灭酒精灯，其原因是：防止水倒流，使试管炸裂；氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集．实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气难溶于水，密度比空气的密度小，因此可以用排水法和向下排空气法收集．小红认为废液中溶质只有CaCl₂；我认为还可能是氯化钙和盐酸的混合物；我认为小红的实验不能证明她的猜想，理由是HCl的存在也不会使酚酞试液变色；要证明有盐酸，可以滴加紫色石蕊试液，紫色变红色，就证明有盐酸；若实验证明了我的猜想是正确的，向废液中加入过量的碳酸钙，反应完成后过滤，即可得到只含CaCl₂一种溶质的溶液；有关的计算要准确．

解答 解：（1）试管是常用的反应容器，集气瓶是收集气体的仪器，故答案为：试管；集气瓶；
（2）如果用高锰酸钾制氧气就需要加热，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，要注意配平；实验结束应先移出导管，后熄灭酒精灯，其原因是：防止水倒流，使试管炸裂；氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了；故答案为：A；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；从水中取出导气管；将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了；
（3）实验室制取氢气时，如用G装置收集H₂，则气体应从短管进入，因为氢气的密度比空气小；故答案为：d；
（4）小红认为废液中溶质只有CaCl₂；我认为盐酸过量时，还可能是氯化钙和盐酸的混合物；碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，配平即可；我认为小红的实验不能证明她的猜想，理由是HCl的存在也不会使酚酞试液变色；要证明有盐酸，可以滴加紫色石蕊试液，紫色变红色，就证明有盐酸；故答案为：HCl；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；不能；HCl的存在也不会使酚酞试液变色；A；
【拓展与应用】若实验证明了我的猜想是正确的，向废液中加入过量的碳酸钙，反应完成后过滤，即可得到只含CaCl₂一种溶质的溶液；故答案为：①碳酸钙；
②设废液中氯化钙的质量为x，参加反应的碳酸钠的质量为y；
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
 106   111   100
  y     x    1.0g      $\frac{111}{100}=\frac{x}{1.0g}$   x=1.11g      $\frac{106}{100}=\frac{y}{1.0g}$  y=1.06g；
该废液中CaCl₂的质量分数为：$\frac{111g}{20g}×100%$=5.55%
碳酸钠溶液中溶质的质量分数为：$\frac{1.06g}{30g-10g}$×100%=5.3%
答：（ⅰ）该废液中CaCl₂的质量分数为5.55%
（ⅱ）碳酸钠溶液中溶质的质量分数为5.3%
故答案为：5.55%；5.3%；

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写和有关化学方程式的计算等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．