Question

18．如图所示为实验室中常见的气体制备、干燥、净化和收集实验的部分仪器．试根据题目要求，回答下列问题：

（1）若用 Zn 和稀硫酸反应制取并收集干燥 的氢气．
①所选仪器的连接顺序为：ABD（从左至右填写仪器序号字母）．
②生成氢气时，所发生反应的化学方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
③经测定，装置 A 中锌粒和稀硫酸反应后溶液的 pH变大了（选填“变大”“变小”“不变”之一）．
（2）若以 H₂O₂溶液为原料（以 MnO₂为催化剂）在实验室中制备干燥的氧气，并用来测定 CuO 和 Cu 的混合物样品中 CuO 的质量分数，仪器的连接顺序为：A→B₁→C→B₂． （B₁、B₂为浓硫酸洗气瓶），并检验装置的气密性，所设计的实验装置中气体流向是从左向右．小明同学取了氧化铜和铜的混合物样品 a g，进行实验：
①根据完全反应后 C 装置的质量变化测定 CuO 的质量分数．若测得 C 处大玻璃管内的物质总质量增加 b g，则该混合物样品中 CuO 的质量分数$\frac{a-4b}{a}$（计算结果可为用 a 和 b 表示的代数式）．
②若 C 处大玻璃管中红色的固体还没有完全消失就测定，则样品中 CuO 质量分数的测算结果将偏大（填“偏大”“偏小”“不受影响”之一）．
③二氧化锰是 H₂O₂溶液制氧气反应的催化剂，反应后的二氧化锰可以进行回收重复利用．可采用的操作方法是过滤、洗涤、干燥．

Answer 1

分析 制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或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．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．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．实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气难溶于水，密度比空气的密度小，因此可以用排水法和向下排空气法收集；若用zn和稀硫酸反应制取并收集干燥的氢气，所选仪器的连接顺序为：ABD．由题目的信息可知：该混合物样品中CuO的质量分数=$\frac{a-4b}{a}$，若C处大玻璃管中红色的固体还没有完全消失就测定，则样品中CuO的质量分数的测算结果将偏大，二氧化锰是H₂O₂溶液制氧气反应的催化剂，因为二氧化锰不溶于水，反应后的二氧化锰可以进行回收重复利用，可采用的操作方法是过滤、洗涤、干燥．

解答 解：（1）实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气难溶于水，密度比空气的密度小，因此可以用排水法和向下排空气法收集；若用Zn和稀硫酸反应制取并收集干燥的氢气，所选仪器的连接顺序为：ABD；锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，经测定，消耗了稀硫酸，所以装置A中锌粒和稀硫酸反应后溶液的pH变大；
（2）由题目的信息可知：该混合物样品中CuO的质量分数=$\frac{a-4b}{a}$，若C处大玻璃管中红色的固体还没有完全消失就测定，则样品中CuO的质量分数的测算结果将偏大，二氧化锰是H₂O₂溶液制氧气反应的催化剂，因为二氧化锰不溶于水，反应后的二氧化锰可以进行回收重复利用，可采用的操作方法是过滤、洗涤、干燥．
故答案为：（1）①ABD；
②Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
③变大；
（2）①$\frac{a-4b}{a}$；
②偏大；
③催化剂，过滤．

点评 本考点主要考查了混合物的分离、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有关的计算等，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．