Question

10．化学是一门以实验为基础的科学，化学所取得的丰硕成果，是与实验的重要作用分不开的．你已经掌握了实验室制取气体的有关规律，以下是老师提供的一些实验装置．请结合下列图1实验装置图回答问题：

（1）写出指定仪器的名称：①试管，②集气瓶．
（2）实验室欲用高锰酸钾制取氧气，应选择的发生装置是A（填字母），生成氧气的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（3）实验室常用高锰酸钾或过氧化氢和二氧化锰制取氧气，你认为其中相对较好的办法是用后者（填“前者”或“后者”）制氧气，理由是装置简单，不需加热，节约能源，废弃物少，产物无毒，产生氧气速率快（合理均可）．
（4）若集气瓶中装满水，如图2所示，欲收集一瓶氧气，则气体应从b导管进入（填“a”或“b”）．
（5）鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙．小明同学进行了如下实验，并进行相关计算，请你参与他的活动．
【实验组装与准备】经过分析，小明选取B、C装置并进行适当地改动、组装，如图3．
①小明认为装药品前首先进行的操作是检查装置的气密性．
②如果用上图装置制取气体，反应进行较长时间后，用燃着的火柴放在集气瓶口，火焰仍不熄灭的原因是长颈漏斗下端管口未伸入液面以下，气体从长颈漏斗逸出．
【实验设计】
Ⅰ．设计思路：根据鸡蛋壳与稀盐酸反应生成二氧化碳的体积，求出生成二氧化碳的质量，再计算所需鸡蛋壳的质量．
Ⅱ．操作步骤：将含杂质20%的鸡蛋壳洗净、干燥并捣碎后，取一定的质量，放在锥形瓶里，然后往锥形瓶中加入足量的稀盐酸，（假设其他杂质不与盐酸反应，反应生成的气体全部进入集气瓶中）充分反应后，生成标准状况下的二氧化碳气体4.4L（标准状况下，二氧化碳的密度为2.0g/L）．
Ⅲ．数据处理：根据上述实验数据，进行相关计算．
计算过程：请计算所需鸡蛋壳的质量．
IV．实验反思与评价
误差分析：实验中，如有部分生成的二氧化碳气体因溶解于水而没有全部逸出，造成计算结果与实际值相比偏小（填写“偏大”、“偏小”或“不变”）．
实验操作中，将鸡蛋壳捣碎的目的是：增大反应物的接触面积，使反应充分进行．

Answer 1

分析 （1）熟悉常见仪器的名称；
（2）高锰酸钾制取氧气需要加热，属于固体加热型，故选发生装置A，并据反应原理书写方程式；
（3）比较二者反应原理和装置等，明确反应的优点；
（4）氧气密度比水小，所以应从短管进气，长管便于排水；
（5）【实验组装与准备】①根据制取气体操作的一般方法，加入药品前，要检查装置的气密性，防止装置漏气；
②分析装置中可能存在的问题，解释造成意外现象的原因；
【实验设计】
计算过程：
Ⅲ．利用反应的化学方程式，以及二氧化碳的质量，计算所需碳酸钙的质量，并进而求出鸡蛋壳的质量；
IV．实验反思与评价：
①根据题中所给信息并进行分析，判断该假设对实验结果的影响；
②将鸡蛋壳捣碎的目的是增大反应物的接触面积，使反应充分进行．

解答 解：（1）熟记常用仪器的名称可知：a为试管；b为集气瓶；
（2）高锰酸钾制取氧气需要加热，属于固体加热型，故选发生装置A，加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）用过氧化氢和二氧化锰来制取氧气相对较好，该方法具有装置简单，不需加热，节约能源，废弃物少，产物无毒，产生氧气速率快的优点；
（4）氧气密度比水小，所以应从短管进气，长管便于排水；
（5）【实验组装与准备】①装置连接完毕，应进行装置气密性的检查，然后再加入药品，防止装置漏气；
②木条没熄灭说明可能没有收集到气体，观察装置图，长颈漏斗没伸入液面以下，生成的气体从长颈漏斗逸出，所以未收集到气体；
【实验设计】Ⅲ．二氧化碳的质量 4.4Lⅹ2.0g/L=8.8g 
解：设该鸡蛋壳中碳酸钙的质量为x
CaCO₃+2HC═CaCl₂+CO₂↑+H₂O 
100              44
x               8.8 g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{8.8g}$
  x=20 g 
20g÷（1-20%）=25g
IV．实验中，如有部分生成的二氧化碳气体因溶解于水而没有全部逸出，则使测量的二氧化碳体积减少，从而使气体的质量减少，计算出的碳酸钙的质量减少，对应的鸡蛋壳的质量减少，造成计算结果与实际值相比偏小；
将鸡蛋壳捣碎的目的是增大反应物的接触面积，使反应充分进行；
故答案为：（1）试管；集气瓶；
（2）A；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）后者；装置简单，不需加热，节约能源，废弃物少，产物无毒，产生氧气速率快（合理均可）；
（4）b；
（5）【实验组装与准备】①检查装置的气密性；
②长颈漏斗下端管口未伸入液面以下，气体从长颈漏斗逸出；
【实验设计】Ⅲ．答：需鸡蛋壳的质量为12.5 g；
IV．偏小；增大反应物的接触面积，使反应充分进行．

点评 本题考查的知识比较全面，既考查了实验室制取氧气的仪器名称、由装置特点选择反应药品及其反应的化学方程式书写等基础知识，还考查了根据方程式的计算、实验评价等内容，能综合考查学生对知识的掌握和应用能力．