Question

3．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．结合下列实验装置图1回答问题：

（1）下面四种途径都可以得到氧气如图2：
写出实验室中通过甲、乙两种途径制取氧气的化学方程式：
甲：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
乙：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+2O₂↑．
化学实验的绿色化就是以绿色的理念和原则来指导实验工作．从实验原料和反应过程的绿色化考虑，你认为在中学化学实验中，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，甲（填甲或乙或丙）途径更能体现化学实验的绿色化追求．
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气时，可选用的发生装置是A（填字母）．用排水法收集氧气完毕后，停止加热时的操作顺序是先把导管移出水面，然后熄灭酒精灯，以防止水倒吸使试管炸裂．
（3）张玲同学为了测定汉白玉中碳酸钙的质量分数，称取 5.55g 研碎的汉白玉粉末，进行四次高温加热（杂质不参加反应）、冷却、称量剩余固体的重复操作．记录数据如下：

操作次序	第一次	第二次	第三次	第四次
剩余固体质量（g）	4.25	3.95	3.35	3.35

请计算：①完全反应后生成二氧化碳5g．
②求汉白玉中碳酸钙的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据方程式的书写方法考虑；根据节约能源操作简单不污染几个方面考虑；
（2）发生装置的选择依据反应物状态及反应条件，据实验注意事项解答；
（3）①由图表可知，第三次和第四次剩余固体的质量相等，说明，第三次反应已是完全反应．由于生成的气体逸出，所以根据质量守恒定律“参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和”可知，完全反应后生成二氧化碳的质量=反应前汉白玉粉末的质量-剩余固体的质量；
②根据碳酸钙高温加热的化学方程式，得出各物质之间的质量比，列出比例式，即可求出参与反应的CaCO₃的质量，然后根据质量分数公式计算即可

解答 解：（1）反应物是过氧化氢，生成物是水和氧气，用奇偶法配平，氧气后面标上上升符号；反应物是高锰酸钾，生成物是锰酸钾、二氧化锰和氧气，用最小公倍数法配平，反应条件是加热写在等号的上边；氧气后面标上上升符号；
高锰酸钾、氯酸钾制取氧气需要加热，浪费能源还污染了环境，过氧化氢制取氧气，不需要加热操作简单节省了能源，不污染环境；
（2）高锰酸钾制取氧气为固体加热反应，发生装置选择A；用排水法收集氧气完毕后，停止加热时的操作顺序是先把导管移出水面，然后熄灭酒精灯，以防止水倒吸使试管炸裂；
（3）①完全反应后生成二氧化碳的质量为：5.55g-3.35g=2.2g．
②设5.55g汉白玉粉末中含碳酸钙质量为x
CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100            44
x             2.2g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{2.2g}$      x=5g     
汉白玉中碳酸钙的质量分数：$\frac{5g}{5.55g}$×100%≈90.1%；
故答案为：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑、2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+2O₂↑、甲；
（2）A、把导管移出水面、熄灭酒精灯；
（3）5、90.1%．

点评 解答本题关键是要熟悉方程式的写法，过氧化氢制取氧气的优点，同时考查学生运用化学方程式和质量守恒定律进行计算的能力．