Question

某校化学研究性学习小组探究气体制取的实验原理与方法．
（1）甲同学将课本的基础知识进行整理如下图，请你帮助他完成相关内容．

制取气体	所需药品	装置连接顺序
氧气	氯酸钾和二氧化锰	BC/BD
二氧化碳（干燥）	大理石（石灰石）和稀盐酸	AED

（2）乙同学设计的实验装置（如图），既可用于制取气体，又可用于验证物质性质．当打开K1、关闭K2时，利用I、Ⅱ装置可直接进行的实验是________（填序号）．
①大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳　 ②锌（固体）与稀硫酸反应制取氢气
（3）丙同学认为在不改变I、Ⅱ、Ⅲ装置的仪器及位置的前提下，该装置既可用于过氧化钠（Na₂O₂）与水反应制取氧气，另一产物为氢氧化钠，则该反应的化学方程式为：________．
（4）丁同学打开K2、关闭K1，利用I、Ⅲ装置来验证生成的二氧化碳，此时C中盛放的试剂是________，可以观察到的现象是________，反应的化学方程式为________．
若要证明二氧化碳与水发生反应，此时C中盛放的试剂是________．

Answer 1

解：（1）用氯酸钾和二氧化锰反应制取氧气需要加热反应，我们可选用B作为发生装置；又因氧气的密度大于空气的密度，并且不易溶于水，可选C或D作为收集装置；大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，是固液在常温下反应，可用装置A作为发生装置；二氧化碳密度大于空气的密度，易溶于水，我们用装置D收集；又因为要收集干燥的二氧化碳，所以要在AD之间连接装置E．
（2）根据装置I、Ⅱ的导管进出口顺序可知，装置Ⅱ只能用来收集难溶于水或密度比空气小的气体，因此利用装置I、Ⅱ可收集H₂．故选②；
（3）反应物是过氧化钠（Na₂O_2）与水，生成物是氧气和氢氧化钠，此反应的化学式是：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（4）根据二氧化碳的特性进行分析；二氧化碳的特性是：能使澄清石灰水变浑浊；其溶液呈酸性，能使紫色石蕊试液变红．
故答案是：
（1）

制取气体	所需药品	装置连接顺序
氧气	氯酸钾和二氧化锰	BC/BD
二氧化碳（干燥）	大理石（石灰石）和稀盐酸	AED

（2）②
（3）2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（4）澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，紫色石蕊试液．
分析：（1）用氯酸钾和二氧化锰反应制取氧气需要加热反应，据此选择发生装置；又因氧气的密度大于空气的密度，并且不易溶于水，选择收集装置；然后写出化学反应式即可；大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，是固液在常温下反应，据此选择发生装置；根据二氧化碳密度大于空气的密度，易溶于水，选择收集装置；又因为要收集干燥的二氧化碳，所以要连接装置E；
（2）观察图示可知是固液在常温下的反应，并且收集气体的密度应小于空气的密度，然后选择即可；
（3）根据反应物是过氧化钠（Na₂O_2）与水，生成物是氧气和氢氧化钠写出化学反应式即可；因氧气密度比空气大，所以应将装置Ⅱ进出气体导管交换一下即可；
（4）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，据此，可以使用澄清的石灰水来检验二氧化碳；二氧化碳的溶液呈酸性，所以可以使用遇酸变红色的紫色石蕊试液来验证．
点评：本题综合考查了学生的基本实验能力，涉及装置选择、连接、实验基本操作、化学计算等知识．要同学们具有综合的化学知识方可做好此题．