Question

5．如图是实验室常见的制取气体的装置：

（1）实验室用高锰酸钾制氧气时，可选用的气体发生装置和气体收集装置是A和C或D（填A．B．C．D序号）；试管口还要放一团棉花，目的是防止高锰酸钾颗粒进入导气管；
写出该反应的化学方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）；实验结束时应先撤去导管，后熄灭酒精灯，原因是防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂；检验氧气的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明收集满．
（3）实验室用双氧水制氧气时，可选用的气体发生装置是B（填A．B．C．D序号）；写出双氧水制取氧气的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
（4）尿素化学式为CO（NH₂）₂．
①尿素的相对分子质量为60．
②尿素中碳元素与氮元素的质量比为3：7．
③尿素分子中碳、氧、氮、氢的原子个数比为1：1：2：4．
④尿素中所含氮元素质量分数．

Answer 1

分析 （1）用高锰酸钾制氧气时，反应物是高锰酸钾，生成物是锰酸钾、二氧化锰、氧气，反应条件是加热，根据化学方程式的书写步骤书写方程式；根据实验的注意事项分析棉花的作用及根据氧气的密度和溶解性选择收集装置；
（2）根据实验室加热高锰酸钾制取氧气的实验步骤、注意事项以及验满进行分析解答；
（3）发生装置主要由反应物的状态和反应条件决定；收集装置主要由气体的密度和溶水性决定；
（4）相对分子质量是化学式中所有原子的相对原子质量的总和；根据化合物中元素质量比等于各原子的相对原子质量乘以原子个数之比，进行分析解答；根据尿素的化学式C0（NH₂）₂可判断尿素由C、O、H、N四种元素组成，其分子由1个C原子、1个O原子、2个N原子和4个H原子所构成；根据化合物中元素的质量分数来分析．

解答 解：（1）用高锰酸钾制氧气时，反应物是高锰酸钾，生成物是锰酸钾、二氧化锰、氧气，反应条件是加热，因此反应的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；实验时应在试管口放一团棉花，其作用是：防止高锰酸钾颗粒进入导气管；固体加热制取氧气，故选装置A来制取；因为氧气不易溶于水且密度大于空气，所以既可以用排水法收集，也可以用向上排空气法收集，所以不能采用向下排空气法收集；故填：A；C或D；防止高锰酸钾颗粒进入导气管；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）用高锰酸钾制O₂实验结束时，应先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂．验满氧气的方法是：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明收集满；故填：防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂；将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明收集满；
（3）反应物的状态是固态和液态，反应条件是常温，应选固-液不加热型的发生装置；氧气不易溶于水，密度比空气大，可用排水法或向上排空气法收集；过氧化氢以二氧化锰为催化剂生成水和氧气．故填：B；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ 2H₂O+O₂↑；
（4）①尿素的相对分子质量为：12+16+（14+1×2）×2=60，故填：60；
②尿素中碳、氮元素的质量比为12：14×2=3：7；故填：3：7；
③尿素C0（NH₂）₂分子中C、O、N、H的原子个数比=1：1：2：4；故答案为：1：1：2：4；
④尿素C0（NH₂）₂中氮元素的质量分数：$\frac{14×2}{60}×100%$≈46.7%；故填：46.7%．

点评 本道题主要考查了实验室制取气体发生装置和收集装置的选择，发生装置主要由反应物的状态和反应条件决定，收集装置主要由气体的密度和溶水性决定，同时还要考虑气体是否有毒、是否与水反应、是否与空气中的物质反应等．