Question

3．如图所示为实验室中常见的气体的制备、除杂和性质实验的部分仪器，试根据题目要求，回答下列问题：

（1）请写出能用装置乙制备的一种气体的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O．检查装置乙气密性的方法关闭分液漏斗的活塞后，先把导管的一端插入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口有气泡冒出，松开手后，导管口会倒吸上升一段水柱，则说明装置乙气密性好
（2）小明同学想研究一氧化碳的还原性，通过查阅资料知道：草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，反应方程式为：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+H₂O
①用草酸制取CO，你认为应选择的发生装置是甲（填“甲”、“乙”或“丙”）．
②要用干燥、纯净的一氧化碳还原氧化铁并测定气体生成物的性质，合理的连接顺序是：草酸加热后的气体
生成物一氧化碳、二氧化碳     
③能证明CO气体具有还原性的实验现象是C中红色变黑色，澄清石灰水变浑浊．
④小明还想计算12克氧化铁样品中氧化铁的质量分数，他收集了以下两组数据（假设所有能发生的反应都反应完全）：
数据一：根据参加反应的草酸的质量计算出制得了一氧化碳5.6克．
数据二：反应前后C装置中的盛有澄清石灰水的装置增重6.6克．
请选择合理的一组数据，计算出12克氧化铁样品中氧化铁的质量分数为66.7%（最终结果精确到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）装置乙为固液不需加热制备气体的装置，实验室制取CO₂，是在常温下，用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳；检查装置乙气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞后，先把导管的一端插入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口有气泡冒出，松开手后，导管口会倒吸上升一段水柱，则说明装置乙气密性好；
（2）①草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，因此需要加热，则应选择液液加热型装置；
②草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热生成一氧化碳和二氧化碳和水，因此草酸加热后的气体生成物是一氧化碳和二氧化碳，要得到干燥、纯净的一氧化碳，应该先除杂质二氧化碳，然后再干燥，据此分析；
③能证明CO气体具有还原性的实验现象是：C中红色变黑色，澄清石灰水变浑浊；
④不能说明5.6克一氧化碳是否都与氧化铁反应，因此无法应用5.6克一氧化碳计算；根据反应前后澄清石灰水增重6.6克，即二氧化碳的质量是6.6g，然后根据二氧化碳的质量求氧化铁的质量，最后求氧化铁的质量分数．

解答 解：（1）实验室制取CO₂，是在常温下，用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，不需要加热的固液反应，可用装置乙来制备；
检查装置乙气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞后，先把导管的一端插入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口有气泡冒出，松开手后，导管口会倒吸上升一段水柱，则说明装置乙气密性好；
故答案为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；关闭分液漏斗的活塞后，先把导管的一端插入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口有气泡冒出，松开手后，导管口会倒吸上升一段水柱，则说明装置乙气密性好；
（2）①草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热会产生一氧化碳，因此需要加热；则应选择液液加热型装置甲，故答案为：甲；
②草酸（H₂C₂O₄）与浓硫酸混合加热生成一氧化碳和二氧化碳和水，因此草酸加热后的气体生成物是一氧化碳和二氧化碳；要得到干燥、纯净的一氧化碳，应该先除杂质二氧化碳，然后再干燥，所以应先通A氢氧化钠吸收二氧化碳再通B浓硫酸干燥，后通C装置还原，故答案为：A、B、C；一氧化碳、二氧化碳；
③能证明CO气体具有还原性的实验现象是：C中红色变黑色，澄清石灰水变浑浊；故答案为：C中红色变黑色，澄清石灰水变浑浊；
④数据一测量中，不能说明5.6克一氧化碳是否都与氧化铁反应，因此无法应用5.6克一氧化碳计算；
因此应该用反应前后澄清石灰水增重6.6克，即二氧化碳的质量是6.6g，设氧化铁的质量分数为x 
  3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂
         160                3×44
         12x                6.6g            x≈66.7%
故答案为：66.7%．

点评 本考点主要考查了检查装置的气密性、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．