Question

15．请你根据提供的实验仪器和药品参与实验室制备氧气和二氧化碳的研究与实践，并将下列空白填写完整．实验仪器如图所示（导管、橡皮塞等未画出）．

写出以下实验仪器的名称e量筒； h锥形瓶；i长颈漏斗．
实验药品：氯酸钾和二氧化锰、5%双氧水、碳酸钙、稀盐酸、稀硫酸．
【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不易溶于水
二氧化碳	固体和液体	常温	向上排空气法	密度比空气大，能溶于水

【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高锰酸钾，
反应的化学方程式是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）下列是该同学部分实验操作，其中不合理的是C，此操作会导致收集的氧气不纯．
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
（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．

①写出实验室制取二氧化碳的反应原理CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
实验室常用澄清的石灰水来检验CO₂气体，请写出该反应的化学方程式：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
②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；
③B装置中的长颈漏斗底端要伸入液面以下形成液封．
④C装置中的注射器可以随时添加液体药品并且能控制反应的速率．
⑤D装置的最大优点是可以控制反应的发生和停止．
【反思小结】
气体制取和收集装置的选择依据
发生装置--由反应物的状态和反应条件决定
收集装置-由气体密度和气体溶解性决定．

Answer 1

分析 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；
根据实验室制取二氧化碳常用碳酸钙和稀盐酸反应进行分析；
【比较研究】根据二氧化碳的密度和溶解性确定其收集方法；
【实践研究】（1）要回答选用药品，需要分析所选发生装置，根据发生装置判断反采取的反应原理，再由反应原理来推断所取用药品；
（3）①根据碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳进行分析；
根据氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水进行分析；
②根据对装置进行评价，本题要对装置正确性--能利用该装置完成制取实验--进行评价，对装置优点--随时发生随时停止--进行评价；
③根据B装置中的长颈漏斗底端要伸入液面以下，形成液封，防止二氧化碳从长颈漏斗逸出进行分析；
④根据C装置中的注射器可以随时添加液体药品并且能控制反应的速率进行分析；
⑤根据D装置中上下移动铜丝，可以实现固体和液体分离，最大优点是可以控制反应的发生和停止进行分析；
【反思小结】根据发生装置--由反应物的状态和反应条件决定，收集装置-由气体密度和气体溶解性决定进行分析．

解答 解：通过分析题中所指仪器的作用可知，e是量筒，h是锥形瓶，i是长颈漏斗；
实验室制取二氧化碳常用碳酸钙和稀盐酸反应，所以实验药品：氯酸钾和二氧化锰、5%双氧水、碳酸钙、稀盐酸、稀硫酸；
【比较研究】因二氧化碳的密度比空气的密度大，且能溶于水，因此收集二氧化碳用向上排空气法收集；
【实践研究】（1）选用a、c、d、f、j等组装制取和收集氧气的装置，因选用了酒精灯，故是固体加热，所以选用的药品是高锰酸钾或氯酸钾，氯酸钾制取氧气通常需加入二氧化锰，题目中未给出，故选择的是高锰酸钾，化学方程式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）先伸入导管再加热进行反应，会造成装置内空气没能排出而和氧气混在一起被收集，收集氧气不纯；故C操作错误，此操作会导致收集的氧气不纯；
（3）①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↑；
氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
②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；
③B装置中的长颈漏斗底端要伸入液面以下，形成液封，防止二氧化碳从长颈漏斗逸出；
④C装置中的注射器可以随时添加液体药品并且能控制反应的速率；
⑤D装置中上下移动铜丝，可以实现固体和液体分离，最大优点是可以控制反应的发生和停止；
【反思小结】发生装置--由反应物的状态和反应条件决定，
收集装置-由气体密度和气体溶解性决定．
故答案为：量筒，锥形瓶，长颈漏斗；
碳酸钙，稀盐酸；
【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
氧气	固体	加热	排水集气法	O2不易溶于水
二氧化碳	固体和液体	常温	向上排空气法	密度比空气大，能溶于水

；
【实践研究】（1）高锰酸钾，2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）C，收集的氧气不纯；
（3）①CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
②A；
③伸入液面以下，液封；
④反应的速率；
⑤可以控制反应的发生和停止；
【反思小结】状态，反应条件，
溶解性．

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．