Question

17．请结合如图回答问题：

（1）写出标号①②的仪器名称：①酒精灯，②长颈漏斗．
（2）实验室用一种紫黑色固体和装置A、D制取O₂，该反应的符号表达式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．图A装置中存在的一个不足之处是试管口没有放一团棉花．
（3）实验室制取CO₂可选择发生装置B和收集装置C（填序号），该反应的符号表达式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．装置F相较于装置B，优点是便于控制反应的发生和停止．
（4）图G是某学生设计的一种有洗气、检验、贮气等用途的装置．
①当用排空气法收集二氧化碳时，瓶内没有水，气体从b（填“a”或“b”）处导管通入；
②当用排水法收集氧气时，瓶内装满水，在b（填“a”或“b”）处导管连接一根长导管，并通入量筒（填仪器名称）中，可测得收集到氧气的体积．
③当用此装置检验CO₂时，瓶内装入澄清石灰水（填试剂名称），气体从b（填“a”或“b”）处通入，反应的符号表达式为Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（5）某同学在实验时，发现“不慎碰倒装满氧气的集气瓶，迅速扶起后，瓶中剩余的氧气仍能使带火星的木条复燃”；对此该同学就氧气浓度为多少时能使带火星的木条复燃设计进行了如下实验：
取5只集气瓶，编一号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、
40%、50%的水，用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去，将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象．
该同学在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见表：

	第一组					第二组					第三组
集气瓶号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧气占容积的体积分数（%）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星的木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请根据实验问答下列问题：
①用图1方案进行第一组的⑤号集气瓶实验，其中最合理的是a（填字母），判断气体己集满的方法是液面下降至瓶口，有大气泡向瓶口逸出．

②由实验数据可知：收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气的体积分数是48%（计算结果保留整数）．
③若改用加热双氧水制氧气，则反应的符号表达式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；此时用带火星的木条直接检验产生的氧气，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图2所示，若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火早的木条复燃，应将双氧水的最高温度控制在87℃．

Answer 1

分析 （1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
（2）根据高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管进行分析；
（3）根据二氧化碳密度比空气大，溶于水，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，装置F可以通过装置内压强的改变实现固液分离进行分析；
（4）①根据二氧化碳的密度比空气大进行分析；
②根据氧气的密度比水小，不易溶于水进行分析；
③根据二氧化碳和氢氧化钙反应水生成碳酸钙沉淀和水，洗气时应该长进短出进行分析；
（5）①根据排水法收集气体的方法，利用排水法收集气体时，若瓶口有气泡冒出说明收集满了进行分析；
②分析表格可发现收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时木条就可复燃，根据空气中原有的氧气和收集到的氧气，就可算出氧气的分数；
③根据上题数据，结合坐标图，就可以查知温度的大约值．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，①是酒精灯，②是长颈漏斗；
（2）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，所以图A装置中存在的一个不足之处是试管口没有放一团棉花；
（3）二氧化碳密度比空气大，溶于水，所以收集装置为C，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，装置F可以通过装置内压强的改变实现固液分离，所以装置F相较于装置B，优点是：便于控制反应的发生和停止；
（4）①二氧化碳的密度比空气大，所以用排空气法收集二氧化碳时，瓶内没有水，气体从b处导管通入；
②氧气的密度比水小，不易溶于水，所以用排水法收集氧气时，瓶内装满水，在b处导管连接一根长导管，并通入量筒中，可测得收集到氧气的体积；
③二氧化碳和氢氧化钙反应水生成碳酸钙沉淀和水，洗气时应该长进短出，所以用此装置检验CO₂时，瓶内装入澄清石灰水，气体从b处通入，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①用排水法收集气体时，要用弯导管，且不能伸入集气瓶内，故选：a；利用排水法收集气体时，若瓶口有气泡冒出说明收集满了；
②观察实验记录，收集的氧气占容积的体积分数最低为35%，带火星的木条复燃，此时空气还占65%，所以空气中有氧气的量为：65%×21%≈14%，所以此时瓶内共有氧气的分数为：14%+35%=49%，若用氧气占空气体积的五分之一计算，则结果为48%；
③过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，此时用带火星的木条直接检验产生的氧气，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽，只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，则氧气的含量需要在48%～49%，分析坐标，可知道温度大约在87℃左右．
故答案为：（1）酒精灯，长颈漏斗；
（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，试管口没有放一团棉花；
（3）C，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，便于控制反应的发生和停止；
（4）①b；
②b，量筒；
③澄清石灰水，b，Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①a，液面下降至瓶口，有大气泡向瓶口逸出；
②35%，48%；
③2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽，87．

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．