Question

11．如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），某化学小组的同学欲利用其进行下列各化学实验．

（1）用锌和稀硫酸反应制取并收集干燥的氢气，然后进行氢气的可燃性实验．
①制取氢气所发生反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
②进行氢气的可燃性试验，点燃氢气前，一定要验纯．
（2）以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制取并收集干燥、纯净的二氧化碳气体．按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性．
 ①所选仪器的连接顺序为B→D→A→G（从左至右填写仪器序号字母）（提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收）．
 ②二氧化碳能够扑灭木材着火的根本原因是下列的AC（填写序号A、B、C、D之一）．
A．二氧化碳密度比空气大                  
B．二氧化碳降低了可燃物的着火点
C．二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧      
D．二氧化碳能与水反应
（3）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制取氧气，并对某种塑料试样的组成元素进行分析探究实验（资料显示该塑料只含C、H、O三种元素），所选仪器按“B→A₁→E→A₂→C碱石灰干燥管”的顺序连接，（A₁、A₂为浓硫酸洗气瓶），实验前检验装置气密性．使一定量的该塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧，观察现象，收集有关实验数据（假设发生的化学反应都充分反应）．
 ①在该装置中，洗气瓶A₁、A₂都吸收水分，其作用的不同之处是A₁是用来吸收氧气中混有的水蒸气，A₂是用来吸收塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧生成的水．
②仪器E的大玻璃管中放入的塑料试样碎屑质量为m g，塑料试样充分燃烧后，测得仪器A₂的质量增加a g，仪器C的质量增加b g，则在该塑料试样中氢、碳元素的质量之比为：氢元素的质量﹕碳元素的质量=$\frac{11a}{27b}$（计算结果用含a、b的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）①根据锌和稀硫酸反应原理书写方程式；
②氢气具有可燃性，点燃前一定要检验气体的纯度，防止发生爆炸；
（2）①制取二氧化碳可用B装置，干燥可以用浓硫酸，而吸收氯化氢气体可以用饱和的碳酸氢钠溶液，收集干燥的气体用排空气法，可以据此来解答该题；
②根据二氧化碳的性质分析灭火的原因；
（3）①根据产生的氧气混有水蒸气，必须干燥，并通过浓硫酸吸收生成的水蒸气用来测定所含氢元素的 质量分析解答；
②二氧化碳能和碱石灰反应，仪器C增加的是二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量可求出二氧化碳中碳元素的质量，仪器A₂增加的质量是生成的水的质量，据水的质量可求出水中氢元素的质量．

解答 解：（1）①锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应方程式是Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
②氢气具有可燃性，点燃前一定要检验气体的纯度，防止发生爆炸；
（2）①在实验室中制备、收集干燥纯净的二氧化碳气体，装置的连接顺序是：B→D→A→G，要先除杂质再干燥，二氧化碳密度比空气大，用向上排空气法收集；
②二氧化碳能够扑灭木材着火的根本原因是：密度比空气大，不能燃烧且不支持燃烧；
（3）①在该装置中，洗气瓶A₁、A₂都吸收水分，A₁是用来吸收氧气中混有的水蒸气，A₂是用来吸收塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧生成的水；
②测得仪器A₂的质量增加a g，是生成 水的质量，水中含有氢元素的质量=$\frac{2}{18}$×ag×100%=$\frac{a}{9}$g，二氧化碳能和碱石灰反应，仪器C增加的是二氧化碳的质量，二氧化碳中碳元素的质量=bg×$\frac{12}{44}$×100%=$\frac{3b}{11}$g，反应前后元素的质量不变，则在该塑料试样中氢、碳元素的质量之比为：氢元素的质量﹕碳元素的质量=$\frac{a}{9}$g：$\frac{3b}{11}$g=$\frac{11a}{27b}$；
故答案为：（1）①Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；②验纯；
（2）①B→D→A→G； ②AC；
（3）①A₁是用来吸收氧气中混有的水蒸气，A₂是用来吸收塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧生成的水；②$\frac{11a}{27b}$．

点评 本题考查了常见气体的制取、干燥、除杂、收集及反应原理的书写、反应前后元素的质量不变等．综合性较强，在利用氧气的性质测定塑料的组成元素时，要注意区分各步操作的作用和目的，利用质量守恒定律进行相关问题的分析．