Question

20．根据下列实验装置图，回答有关问题．

（1）图中标有①的仪器名称是铁架台．
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气，反应的化学方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，若要获得较纯净氧气，应选择的装置组合是BE．
（3）实验室用A装置制备氢气，且产生的气体中不含酸性杂质气体，则试剂X常用稀硫酸，用F装置收集氢气，导管口a应与c（选填“b”或“c”）相连．
（4）兴趣小组的同学设计了如图1、图2所示装置进行实验来探究浓硫酸能否与Cu反应．结果实验现象相同--加热后铜片上有气泡，溶液逐渐变成了蓝色，石蕊试液变红，说明浓硫酸能与Cu反应．

请回答：①同学们猜想生成的气体可能是SO₂、O₂、H₂中的一种或几种．你认为他们猜想的依据是质量守恒定律（或化学反应前后元素的种类不变）．
②石蕊试液变红说明生成的气体中有SO₂（或二氧化硫），后经验证没有另两种气体生成．
③在图1装置中，“蘸有浓碱液的棉花”的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空气．
④比较两实验装置，图2装置的优点是能控制反应的发生与停止、能防止倒吸
⑤请根据以上信息写出浓硫酸与Cu反应的化学反应方程式Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据实验室常用仪器分析回答；
（2）根据氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，排水法收集的氧气纯净，排空气法收集的氧气干燥，进行分析；
（3）根据盐酸有挥发性，氢气密度比空气小进行分析；
（4）①根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变猜想生成的气体；
②结合猜想中的气体，对实验中现象进行分析，对气体组成做出判断；
③观察装置中蘸有浓碱液的棉花的放置位置，利用碱液的性质，对其作用进行推断；
④根据装置特点分析其优越性；
⑤根据现象推导生成物质，据反应物、生成物书写化学方程式．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，①是铁架台；
（2）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，所以应选择的发生装置是B，排水法收集的氧气纯净，排空气法收集的氧气干燥，氧气不易溶于水，所以应选择的收集装置是E；
（3）盐酸有挥发性，金属和酸反应放热，温度升高会挥发出部分氯化氢气体，所以实验室用A装置制备氢气，且产生的气体中不含酸性杂质气体，则试剂X常用稀硫酸，用F装置收集氢气，氢气密度比空气小，故导管口a应与c相连，从短管进气，将空气挤压到 集气瓶底部排出；
（4）①根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变，猜想生成的气体可能是SO₂、O₂、H₂中的一种或几种；
②石蕊遇酸变红，观察到石蕊变红，说明气体遇水可形成酸性溶液，三种气体中只有二氧化硫溶于水溶液显酸性，因此，判断气体中含有二氧化硫；
③二氧化硫能与碱溶液发生反应，所以放置于管口蘸有浓碱液的棉花是为了吸收二氧化硫，防止造成空气污染；
④比较两实验装置，图2装置可通过抽动铜丝控制反应的发生和停止，反应结束后可将AB连接的胶皮管分离，防止液体倒吸；
⑤由现象可知：加热后溶液逐渐变成了蓝色，说明反应生成了硫酸铜溶液，且由实验探究可知生成了二氧化硫气体，据反应前后元素种类不变可知反应还生成水，反应的化学反应方程式为Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案为：（1）铁架台；
（2）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；BE；
（3）稀硫酸；c；
（4）①质量守恒定律（或化学反应前后元素的种类不变）；
②SO₂（或二氧化硫）；
③吸收多余的二氧化硫，防止污染空气；
④能控制反应的发生与停止、能防止倒吸；
⑤Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

点评 本题既涉及气体的装置选取、反应原理、常用仪器，又涉及从信息中获取新知识并运用该知识分析问题，思维难度较大，综合性较强，处理时应注意知识的迁移与类比，结合题意细心分析解答．