Question

17．如图是某研究性学习小组设计的几种装置，请分析并回答下列问题：

（1）用A装置可制取的气体是氧气，化学反应方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（2）B、C两装置都可用作实验室制取O₂、H₂或CO₂的发生装置，写出用此两装置制取其中一种气体的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）C装置是在B装置基础上增加隔离铜丝网改进而来的，它的优点是可以控制反应的发生和停止．在实验室制取CO₂时，若隔离网改用铝丝做成，那么产生的后果是生成的气体不纯，其原因是：铝能与盐酸反应生成了氢气，说明金属活动性Cu＜Al（选填“＞“、“＜”或“=“）
（4）该研究性学习小组对用H₂O₂分解生成O₂的实验条件进行探究，发现也可用Fe₂O₃代替MnO₂，且用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需时间如下表：

时间     浓度 条件	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入a g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入a g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

MnO₂、Fe₂O₃在上述反应中的作用是做催化剂．从上表能得出的结论有①催化剂相同时，H₂O₂溶液的浓度越大反应越快．②不同的催化剂，催化的效果不同．
（5）小童同学在使用“除垢净”去除热水瓶中的水垢时，发现有大量的气泡产生．联想水垢的主要成分是碳酸钙，小明猜想“除垢净”的成分中可能有酸．
①为证实自己的猜想，小童从家中又找来两类不同的物质进行实验：
实验一：将废锌皮（或铁钉等）放入“除垢净”中，有大量气泡产生；
实验二：将生锈铁钉放入到“除垢净”中，铁锈消失且溶液颜色逐步变为黄色．
经实验，小童得出“除垢净”的有效成分中一定有酸的结论．
②小童想试制一瓶“除垢净”，你认为盐酸、硫酸这两种酸中的盐酸更合适，理由是硫酸与水垢反应生成微溶的硫酸钙，除垢不彻底，使用盐酸配制“除垢净”更安全．
③结合上面对“除垢净”的了解，在使用“除垢净”时应注意：去除铝壶中的水垢时，应控制“除垢净”的浓度．

Answer 1

分析 （1）根据装置A是固体的加热反应，判断制取的气体；并写出相应的化学反应式；
（2）根据制取氢气或二氧化碳的原理写出反应的化学方程式；
（3）分析改进装置C的优点，并根据金属活动性，评价若把“隔离铜丝网”改为铝丝网会对制取二氧化碳产生什么影响；
（4）根据实验数据，分析不同催化剂对反应催化效果的不同；
（5）①根据酸能够和活泼金属反应生成氢气，能和碳酸盐类物质反应二氧化碳，进行分析解答．
②根据硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水进行分析解答．
③酸与活泼金属能反应，防止过量的盐酸与水垢反应后，再与铝反应；酸溶液有腐蚀性，据此进行分析解答．

解答 【解答】解：（1）装置A适用于对固体加热而制取气体，因此，此装置可用来加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，反应的方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（2）实验室常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）装置C增加了隔离固体与液体药品的铜丝网，可使固体与液体反应物根据需要随时接触而进行反应，随时分离而停止反应的发生；若把铜丝网改为铝丝网，由于铝能与稀盐酸反应产生氢气，会使所产生的二氧化碳气体中混有氢气而不纯净；铝能和盐酸反应说明铁比氢活泼，铜不和盐酸反应说明铜没有氢活泼，所以说铝比铜活泼；
（4）由表格中的收集知，两种物质都是加快过氧化氢分解的催化剂；同样使用ag二氧化锰做催化剂时，随过氧化氢浓度有增加，收集同样体积氧气所需要的时间在减少，不同的催化剂，催化的效果不同，收集相同体积的氧气所用的时间不同；
（5）①根据酸的性质：能与活泼的金属反应生成氢气、能与碳酸钠等反应生成二氧化碳、能与金属氧化物等反应，且上述物质属于不同类物质，符合要求．因此可取少量待测液，加入废锌皮（或铁钉等），有大量气泡产生；或加入纯碱产生大量气泡，或将生锈铁钉放入到“除垢净”中，铁锈消失且溶液颜色逐步变为黄色；可说明“除垢净”的有效成分中一定有酸．
②盐酸与碳酸钙反应生成的氯化钙易溶于水，而硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，影响除垢的效果，且盐酸是胃液的成分之一，配制“除垢净”更安全，故选用盐酸合适．
③“除垢净”的成分是盐酸，盐酸能与活泼金属反应，当除去铝壶中的水垢时要注意控制酸溶液的量，防止过量的盐酸与水垢反应后，再与铝反应，造成水壶腐蚀；酸液有腐蚀性，还要注意不要滴到手上或衣服上、防止腐蚀、除垢后要将“除垢净”冲洗干净等．
故答案为：（1）氧气，2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；（30可随时控制反应的发生和停止；制得的气体不纯；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；＜；（3）做催化剂、催化剂相同时，H₂O₂溶液的浓度越大反应越快．（5）①（1）实验一：将废锌皮（或铁钉等）放入“除垢净”中，有大量气泡产生；实验二：将生锈铁钉放入到“除垢净”中，铁锈消失且溶液颜色逐步变为黄色；②盐酸；硫酸与水垢反应生成微溶的硫酸钙，除垢不彻底，使用盐酸配制“除垢净”更安全（其它合理答案也可）；③去除铝壶中的水垢时，应控制“除垢净”的浓度（或不要滴到手上或衣服上、防止腐蚀，除垢后要将“除垢净”冲洗干净等其它合理答案均可）．

点评 本题有一定难度，综合性较强，联系生产生活实际考查了气体的制取、利用酸的化学性质等解决实际问题的能力．