Question

19．某探究性学习小组设计如图1所示装置分别进行如下探究实验，请回答下列问题：

实验	药品	制取气体	量气管中的液体
Ⅰ	Cu、稀HNO3		H2O
Ⅱ	NaOH固体、浓氨水	NH3
Ⅲ	镁铝合金、足量NaOH溶液	H2	H2O

（1）实验I通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，有的同学认为该实验设计不可行，主要原因是NO会与装置中空气反应，生成NO₂溶于水，使测得的NO气体体积不准；
（2）实验Ⅱ中量气管中的液体最好是C（填字母编号，下同）
A．NaOH溶液          B．氨水           C．煤油            D．氯化铵溶液
实验剩余的NH₃需吸收处理，以下各种尾气吸收装置如图2中，不能防止倒吸的是BE；
（3）①写出实验Ⅲ中涉及的离子反应方程式2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
②反应前，先对量气管进行第一次读数．读数时，应注意的操作是保持装置B与装置C液面相平，并使视线与凹液面最低处相平；反应后，待装置温度冷却到室温时，再对量气管进行第二次读数．实验前，如拆去导管D，测得的气体体积将偏大（填“偏大”、“偏小”、或“无影响”）．
③实验Ⅲ在25℃、1.01×10⁵Pa条件下获得以下数据：

编号	镁铝合金质量	量气管第一次读数	量气管第二次读数
①	1.0g	10.0mL	376.6mL
②	1.0g	10.0mL	364.7mL
③	1.0g	10.0mL	377.0mL

根据上述数据，计算出镁铝合金中铝的质量分数为26.9%．

Answer 1

分析 （1）实验Ⅰ装置中有空气，一氧化氮与空气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水；
（2）氨气极易溶于水，量气管中的液体应该不含水且不与氨气反应，最好用煤油；极易溶于水的气体，若吸收时导管伸入水中，由于气体溶于水，导致装置内压强急剧降低，外界大气压压着液体进入，产生倒吸现象；
（3）①铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气；
②在对量气管进行每一次读数时，都应注意保持装置B与装置C液面相平，并使视线与凹液面最低处相平；实验前，如拆去导管D，流下的液体会占据来之不易的体积，使得测得的气体体积将偏大；
③实验Ⅲ，铝和氢氧化钠反应，根据量气管的第二次读数-第一次读数=生成氢气的体积，求出生成氢气的平均值，再求出合金中铝的质量，最后计算出镁铝合金中铝的质量分数．

解答 解：（1）一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮可与水反应生成一氧化氮和硝酸；装置Ⅰ中有空气，一氧化氮会与装置中的空气反应，生成的二氧化氮溶于水并与水反应，使测得的一氧化氮体积不准，所以不可以通过实验I收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，
故答案为：NO会与装置中空气反应，生成NO₂溶于水，使测得的NO气体体积不准；
（2）氨气为碱性气体，极易溶于水，量气管中的液体应该不含水且不与氨气反应，浓NaOH溶液、氨水、氯化铵溶液中含有水，氨气被水吸收，而氨气不溶于煤油，所以量气管中液体最好是煤油，故选C；
A、对于极易溶于水的气体，吸收装置中的导管外联双球状导管内伸入到液体中，液体进入双球内，防止进入前端装置，能防止倒吸，故A正确；
B、吸收装置中的导管下联漏斗，漏斗口伸入液面以下，易吸收易溶性气体，不能防止倒吸，故B错误；
C、对于极易溶于水的气体，吸收装置中的导管与干燥管连接，当水进入干燥管内，烧杯内液面下降低于导管口，液体又流落到烧杯中，能防止倒吸，故C正确；
D、氨气极易溶于水，不溶于四氯化碳，所以导管通入四氯化碳中，气泡向上到水层溶解，能防止倒吸，故D正确；
E、氨气极易溶于水，导管插入溶液中形成喷泉，进气管在烧瓶口，液体经进气管倒流入前端装置，产生倒吸，故E错误；
F、氨气极易溶于水，导管插入溶液中形成喷泉，进气管在烧瓶底部，液体不能流入前端装置，能防止倒吸，故F正确；
所以能防倒吸的吸收装置有acdf，不能防倒吸的为BE，
故答案为：C； BE；
（3）①铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子反应方程式2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
②在对量气管进行每一次读数时，都应注意保持装置B与装置C液面相平，并使视线与凹液面最低处相平；实验前，如拆去导管D，流下的液体会占据来之不易的体积，使得测得的气体体积将偏大，
故答案为：保持装置B与装置C液面相平；偏大；
③第2次测量数据误差较大，应该舍弃，铝和氢氧化钠反应生成氢气的体积为：$\frac{（376.6-10.0）+（377.0-10）}{2}$=366.8mL=0.3668L，
设生成0.3668L氢气，需铝的质量为x
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
54g                    3×24.5L
x                       0.3668L
则：x=$\frac{54g×0.3668L}{3×24.5L}$=0.269g，
铝的质量分数为：$\frac{0.269g}{1.0g}$×100%=26.9%，
故答案为：26.9%．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计方法，题目难度中等，明确常见物质的性质及实验操作基本方法为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．