Question

8．如图为实验室中常见的气体制备、干燥、收集和性质实验的部分仪器．试根据题目要求，回答下列问题：

（1）某同学一石灰石和稀盐酸为原料在实验室制备并收集纯净、干燥的二氧化碳，选择仪器连接装置后，检查装置的气密性．
①该同学所选装置的连接顺序为ACEG．
②写出该同学制备二氧化碳发生反应的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
③实验室制取二氧化碳后的剩余废液中，常含有剩余的少量盐酸，需加入过量的药品除去盐酸，得到较纯净的中性液体，请从熟石灰、纯碱、石灰石三种固体药品中选用一种试剂进行实验，并简述操作方法向废液中加入过量的石灰石，然后过滤．
（2）某同学利用锌和稀硫酸制取氢气，并按照A→D→E₁→E₂的顺序连接装置，测定氧化铁样品中的氧化铁的质量分数（杂质不参加反应）．取样品10g，得到如下两组数据：

	反应前	完全反应后
A组	D中璃管和氧化铁样品的质量共42.5克	玻璃管和固体物质的质量共40.1克
B组	E1中洗气瓶和其中物质的质量共180.0克	洗气瓶和其中物质的质量共183.2克

①D装置中观察到的实验现象为玻璃管内红色粉末逐渐变黑．
②应该选择A组的实验数据来计算样品中的氧化铁的质量分数，结果为80%．
③若要使两组数据计算得到的结果一样，提出你的具体改进建议气体在通入D装置前先用浓硫酸干燥．

Answer 1

分析 （1）①实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石和盐酸反应，不需要加热．要收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，就要把杂质氯化氢气体和水蒸气除去，氯化氢气体可用饱和的碳酸氢钠溶液除去，水蒸气用浓硫酸除去；二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；
②根据大理石和稀盐酸反应原理书写方程式；
③要除去废液中剩余的少量盐酸，需加入过量的能和盐酸反应的药品，熟石灰、纯碱--碳酸钠、石灰石均可与盐酸反应，但要得到较纯净的中性液体，只能加入石灰石，然后过滤除去过量的石灰石和杂质即可，不能用熟石灰和纯碱，是因为这两种药品溶于水溶液显碱性，无法得到中性液体；
（2）①氧化铁和一氧化碳在高温条件下能生成铁和二氧化碳；
②A组数据可以根据固体的质量变化求出氧化铁的质量分数，B组数据由于可能存在氢气中混有的水蒸气的干扰，导致无法准确求出氧化铁的质量分数；
③排除气体中水蒸气干扰，可在通入D装置前将气体通入浓硫酸进行干燥．

解答 解：（1）①要收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体，就要把杂质氯化氢气体和水蒸气除去，氯化氢气体与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀和硝酸，因此可以除去氯化氢气体，水蒸气用浓硫酸除去；二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集，因此仪器的连接顺序为：ACEG；
②大理石主要成分碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，反应的化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③要除去废液中剩余的少量盐酸，需加入过量的能和盐酸反应的药品，熟石灰、纯碱--碳酸钠、石灰石均可与盐酸反应，但要得到较纯净的中性液体，只能加入石灰石，然后过滤除去过量的石灰石和杂质即可，不能用熟石灰和纯碱，是因为这两种药品溶于水溶液显碱性，加入过量药品后无法得到中性液体；
（2）①在A处可观察到的实验现象是：玻璃管里的粉末由红色逐渐变成黑色；
②A组数据可以根据固体的质量变化求出氧化铁的质量分数，B组数据由于可能存在氢气中混有的水蒸气的干扰，导致无法准确求出氧化铁的质量分数；
固体前后质量变化是：42.5g-40.1g=2.4g．
设氧化铁的质量为X．
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．  固体质量变化
160                      112                48
 X                                           2.4g
 $\frac{160}{48}$=$\frac{X}{2.4g}$
   X=8g．
则样品中氧化铁的质量分数为：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%．
③排除气体中水蒸气干扰，可在通入D装置前将气体通入浓硫酸进行干燥；
故答案为：（1）①ACEG；②CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③向废液中加入过量的石灰石，然后过滤；
（2）①玻璃管内红色粉末逐渐变黑；②A；80%；③气体在通入D装置前先用浓硫酸干燥．

点评 本题主要考查实验室制取二氧化碳的反应原理、物质的检验和除杂、实验现象、计算等方面的知识，综合性较强，要结合题意细心分析解答．