Question

20．请你根据提供的实验仪器和药品参与实验室气体制备的研究与实践．实验仪器如下图所示（导管、橡皮塞等未画出）：

实验药品：氯酸钾、5%双氧水、大理石、稀盐酸、稀硫酸、高锰酸钾、二氧化锰
【比较研究】请填写下表

制取气体	反应物的状态	反应条件	收集方法和依据
氧气	固体	加热	排水集气法	O2难溶于水
二氧化碳	固体和液体	常温	向上排空气法	二氧化碳密度比空气大，易溶于水

【实践研究】
（1）某同学选用a、c、d、f、j等组装制取和收集氧气的装置，该同学选用的药品是氯酸钾和二氧化锰．其反应化学方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；下列是该同学部分实验操作，其中不合理的是BC．
A．先检查装置的气密性，后加药品     B．先固定试管，后放置酒精灯
C．先将导管伸入集气瓶，后加热试管     D．实验结束先将导管移出水面，后熄灭酒精灯
（2）在使用仪器f时有很多要注意的事项，请你任意写出一点熄灭酒精灯要用灯帽盖灭．
（3）四位同学根据提供的实验仪器分别设计了下列四套制取和收集二氧化碳的装置．

他们对设计的装置相互进行了交流评价．其中可能收集不到二氧化碳气体的装置是A；能够使反应随时停止和发生的装置是D．检验CO₂气体的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
【反思小结】
（1）确定气体发生装置应考虑的因素是反应物的状态和反应条件，确定气体收集装置应考虑的因素是气体密度、气体溶解性和气体不与水发生反应．
（2）C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂ 是我们最熟悉的反应，生成物也只有CO₂，为什么在实验室我们不利用碳的燃烧来制取CO₂，其主要原因是反应物中有气体参加，很难收集到纯净的CO₂气体．

Answer 1

分析 【比较研究】根据制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集进行分析．

解答 解：【比较研究】实验室制取二氧化碳的反应物是碳酸钙和稀盐酸，二氧化碳的密度比空气的密度大，且易溶于水，因此收集二氧化碳用瓶口向上排空气法收集，所以

制取气体	反应物的状态	反应条件	收集方法和依据
氧气	固体	加热	排水集气法	O2难溶于水
二氧化碳	固体和液体	常温	向上排空气法	二氧化碳密度比空气大，易溶于水

【实践研究】
（1）某同学选用a、c、d、f、j等组装制取和收集氧气的装置，该同学选用的药品是氯酸钾和二氧化锰，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，固定仪器时，应根据酒精灯的高度来调节酒精灯的高度；收集气体时，刚开始排出的气体是集气的空气，当导管口的气体连续且均匀排出时，才能收集，故选：BC；
（2）在使用仪器酒精灯时有很多要注意的事项，如：熄灭酒精灯要用灯帽盖灭；
（3）装置A中发生装置部分，玻璃导管几乎伸到试管底部，加入一定稀盐酸后，导管口可能被液封，产生的二氧化碳气体不能排出，故使用此装置将有可能收集不到二氧化碳气体；要达到“随时发生随时停止”反应的目的，需要解决固体和液体可根据需要接触或分离，由于D装置中盛放碳酸钙的铜网可上下移动，满足随时接触随时分离的要求，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
【反思小结】（1）气体制取的发生装置应根据反应物的状态和反应条件来选择，确定气体收集装置应考虑的因素是气体密度、气体溶解性和气体不与水发生反应；
（2）用碳的燃烧来制取CO₂时，反应物中有气体参加，很难收集到纯净的CO₂气体，或燃烧的条件下，很难将其控制在一个密闭的环境中进行，因而无法收集．
故答案为：【比较研究】

制取气体	反应物的状态	反应条件	收集方法和依据
	固体和液体		向上排空气法	二氧化碳密度比空气大，易溶于水

【实践研究】
（1）氯酸钾，二氧化锰，2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，BC；
（2）熄灭酒精灯要用灯帽盖灭；
（3）A，D，Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
【反思小结】（1）反应物的状态，反应条件，气体不与水发生反应；
（2）反应物中有气体参加，很难收集到纯净的CO₂气体．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．