Question

2．实验室利用下图实验装置进行实验，回答下列问题：

①上图中仪器a的名称为锥形瓶．
②实验室用装置A制取氧气的化学方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，在图右侧框内画出排气法收集氧气的装置示意图．
③实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气时选用B装置为反应装置．实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流．大家提出从两个方面加以改进：
一是把发生装置由B改为C（填字母编号），其理由是分液漏斗可以控制加入过氧化氢溶液的速率．
二是将过氧化氢溶液加水稀释．若把50g 质量分数为20%的过氧化氢溶液稀释成5%的过氧化氢溶液，需加水的质量为150g．
④某同学为测定过氧化氢溶液中溶质质量分数，向过氧化氢溶液中加入二氧化锰制取氧气，相关数据如下：

反应前物质的质量/g		充分反应后物质的质量/g
过氧化氢溶液	二氧化锰	固体与液体混合物质量
68.0	0.1	66.5

请计算：
I．该同学制得氧气的物质的量为0.05mol；
II．该同学所用过氧化氢溶液的溶质质量分数．（根据化学方程式列式计算）5%．

Answer 1

分析 ①根据实验室常用仪器解答；
②根据实验室用氯酸钾制取氧气的反应原理写出反应的化学方程式；
③根据注射器可以控制液体的滴加速度进行分析；根据溶液稀释前后溶质质量不变，以及配制一定溶质质量分数溶液需要的仪器进行分析；
④根据质量守恒定律，反应前后减少的质量为生成的氧气的质量，利用氧气的质量求出过氧化氢的质量．

解答 解：①上图中仪器a的名称为锥形瓶；
②实验室用氯酸钾制取氧气的化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；氧气的密度比空气大，不易溶于水，可以用排水法或向上排空气法收集，
排气法收集氧气的装置示意图为：
③过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
注射器可以控制液体的滴加速度，所以把发生装置由B改为C，其理由是：可以控制液体的滴加速度；
把50g质量分数为20%的过氧化氢溶液稀释成5%的过氧化氢溶液，得到溶液的质量为：$\frac{50g×20%}{5%}$=200g，所以需加水的质量为200g-50g=150g；
④根据质量守恒定律，反应前后减少的质量为生成的氧气的质量，68g+0.1g-66.5g=1.6g，该同学制得氧气的物质的量为：$\frac{1.6g}{32g/mol}$=0.05mol；
设参加反应的过氧化氢质量为x
2H₂O₂  $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ 2H₂O+O₂↑   
68                 32
x                  1.6g
                
$\frac{68}{x}=\frac{32}{1.6g}$                                 
x=3.4g
溶质质量分数为：$\frac{3.4g}{68g}$×100%═5.0%      
答案：
①锥形瓶；
②2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；；
③C； 分液漏斗可以控制加入过氧化氢溶液的速率；  150；
④0.05 mol；5.0%．

点评 本题主要考查仪器的用途、反应表达式的书写，实验装置的选择，选择发生装置时，要考虑反应物的状态、反应条件等因素；选择收集装置时，要考虑气体的水溶性、能否和水发生化学反应、密度、能否和空气中的物质发生化学反应等因素．