Question

3．兴趣小组根据老师提供的实验装置进行如下实验．（试剂均足量，假设各步反应均完全，装置可重复使用，部分夹持装置已省略，组合装置气密性良好．

（1）为了探究生铁与一定量的稀盐酸反应后的黑色粉末，甲组同学利用A中产生的氧气验证B中该黑色粉末的成分．
①A中反应的化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②为完成此实验，除用装置A、B外，还需要补充的装置有CD（填装置序号）．
③若要证明该黑色粉末是炭粉的实验依据是B装置中的黑色粉末消失，C装置中的澄清石灰水变浑浊．
（2）A中烧瓶内的气体可能含有CO、CO₂、CH₄中的一种或几种，为确定烧瓶内气体的成分，乙组同学进行如下实验：
【资料】甲烷和氧化铜反应的化学方程式为：CH₄+4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4Cu+CO₂+2H₂O
I． 将3.0g的浓氢氧化钠溶液滴入烧瓶中，充分反应；
II．先按C→B→C顺序连接好装置，通入氮气，排尽C、B、C装置中的空气后停止通入氮气．再按A→C→B→C→D的顺序连接装置，打开K₁，从K₁处缓缓通入氮气，打开K₂，使气体与足量的氧化铜充分反应；
III．反应结束后，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，B中固体的质量减少了0.32g，
第二个C装置的质量增加了0.18g．
①按A→C→B→C→D的顺序连接装置后，打开K₁，从K₁处缓缓通入氮气，打开K₂之前的操作是点燃B、D处的酒精灯．
②两个装置C中试剂相同，装置C中的试剂名称是浓硫酸．
③烧瓶中气体的成分是CO₂和CH₄．

Answer 1

分析 （1）①根据制取氧气不需要加热，用过氧化氢制取氧气考虑；
②根据二氧化碳的验证方法和尾气处理考虑；
③根据验证碳是利用碳与氧气反应生成二氧化碳，再利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊来分析；
（2）①根据氢氧化钠吸入二氧化碳使烧瓶内压强减小，进行分析；
②浓硫酸具有吸水性，是为了验证反应后是否有水生成；
③根据氢氧化钠溶液质量增加说明有二氧化碳，再根据反应后生成水．判断含有甲烷．

解答 解：（1）①制取氧气不需要加热，用过氧化氢制取氧气，反应物是过氧化氢写在等号的左边，生成物是水和氧气写在等号的右边，反应条件是二氧化锰做催化剂，氧气后面标上上升符号，所以方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
②由于碳与氧气反应生成二氧化碳，需要用C装置验证二氧化碳的生成，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳有毒，为了防止污染空气，需要点燃处理；
③说明黑色粉末是炭粉的反应的化学方程式是根据碳与氧气反应生成二氧化碳，反应物是碳和氧气，生成物是二氧化碳，验证二氧化碳是用石灰水，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（2）①按A→C→B→C→D的顺序连接装置后，打开K₁，从K₁处缓缓通入氮气，打开K₂之前的操作是点燃B、D处的酒精灯，使得反应发生，并处理尾气；
②为了验证通过B装置后是否有水生成，所以在通入B装置前将原来的水除掉，再通过B装置看是否有水生成，因为浓硫酸具有吸水性，可以除去水蒸气，所以C中放浓硫酸；
③测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，比氢氧化钠溶液质量增加了，说明烧瓶中含有二氧化碳，其它气体都不与氢氧化钠反应，第二个C装置的质量增加了0.18g说明生成了0.18g水，所以烧瓶中含有甲烷，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
           320        256           36     固体质量减少：64
                                        0.18g                        X
根据：$\frac{36}{64}=\frac{0.18g}{X}$
解得X=0.32g，题干中B中固体的质量减少了0.32g，所以气体中没有一氧化碳．
故答案为：（1）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； ②CD；③B装置中的黑色粉末消失，C装置中的澄清石灰水变浑浊；（2）①点燃B、D处的酒精灯；②浓硫酸；③CO₂和CH₄．

点评 本题难度较大，必须总和考虑问题，充分利用题干中所给信息，知道浓硫酸的吸水性，根据生成水的质量进行计算．