题目内容

5．根据所学的知识并结合如图1所示仪器，回答有关问题：

（1）写出仪器E的名称水槽．
（2）实验室以氯酸钾为原料制取并收集氧气，完成这个实验除选用A、D、E、F和I外，还需增加的仪器是酒精灯．反应的化学方程式为2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑．
（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，组装一套气体发生装置所需的仪器是AFH（或BH、ACFG、BCG） （填字母），反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．
（4）实验室获取氮气有很多种途径，常见的方法有三种：
方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜；
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末；
方法三：将亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气．
进行实验时可选择的实验仪器如图2所示（省略夹持装置与加热装置）．
①方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用D（填标号）．生石灰在此反应中的作用除CaO与水反应，减少了溶剂外，另一个作用是：生石灰和水反应放热，促使氨水挥发、分解而得到氨气（或降低氨气的溶解度）．
②方法二：为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置E（填字母）中加入碱石灰（或氢氧化钠固体）以除去其它杂质气体．
③方法三：制氮气的化学方程式为：NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O．
④1892年，英国科学家瑞利（Rayleigh）发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比方法三得到的氮气密度总是偏大5‰左右．若上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因方法二制得的氮气中含有密度（或相对分子质量）比氮气大的稀有气体，导致密度偏大．

分析 （1）根据实验室常用仪器解答；
（2）熟悉实验室中用氯酸钾制取氧气所用的仪器；写出反应的方程式；
（3）熟悉实验室中制取二氧化碳所用的仪器；实验室常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，据此写出化学反应方程式；
（4）①根据反应物状态和反应条件选择发生装置，对比原料及生产过程分析生石灰的作用：生石灰和水反应生成熟石灰，一方面消耗氨水中的水，另一方面放出的热量促使氨水挥发、分解而得到氨气；
②根据实验的要求要除去空气中多余的水蒸气、二氧化碳等杂质，可以通过碱性干燥剂完成；
③根据反应物及题目的信息结合元素守恒判断生成物写出化学方程式；
④根据方法二得到的氮气不纯进行考虑．

解答 解：（1）根据实验室常用仪器可知：E是水槽；
（2）如果氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．完成这个实验除选用A、D、E、F、I外，还需增加的仪器是酒精灯；用氯酸钾制取氧气，反应的化学方程式为：2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑；
（3）实验室制取CO2，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热，反应容器可用试管、则还须铁架台固定，也可用锥形瓶作为反应容器，及导管，双孔塞还需长颈漏斗；
实验室常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学反应式是：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（4）①用CaO和浓氨水反应，应选固液常温型的发生装置，即D；浓氨水常温下跟生石灰反应生成氨气和氢氧化钙，化学方程式为CaO+NH3•H2O=NH3↑+Ca（OH）2，因为氨水不稳定易挥发，生石灰和水反应生成熟石灰的过程中，生石灰的两个作用是：一方面消耗氨水溶液中的水，另一方面放出的热量促使氨水挥发、分解而得到氨气；
②空气中除了氮气、氧气外，还含有二氧化碳、水蒸气等，为保证所得氨气尽可能纯净，要除去空气中多余的水蒸气、二氧化碳等杂质，可以通过碱性干燥剂-碱石灰（或氢氧化钠固体），既可以吸收二氧化碳又能吸收水；
③根据信息反应物是亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵，反应条件是加热，氮元素全部转化为氮气，反应前后元素的种类不变，因此生成物还有氯化钠和水，因此反应的方程式为：
NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O；
④将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末只是除去了氧气，其中还含有稀有气体等杂质，由于稀有气体的密度比氮气密度大，所以导致氮气密度总是偏大5‰左右．
答案：
（1）水槽；
（2）I；酒精灯；2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑；
（3）AFH（或BH、ACFG、BCG）；CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（4）①D； 生石灰和水反应放热，促使氨水挥发、分解而得到氨气（或降低氨气的溶解度）；
②E；碱石灰（或氢氧化钠固体）；
 ③NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N2↑+2H2O；
④方法二制得的氮气中含有密度（或相对分子质量）比氮气大的稀有气体，导致密度偏大．

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写和质量守恒定律、装置评价等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．

练习册系列答案
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