Question

20．下圖為實驗室常見氣體的制備、凈化、收集和性質(zhì)實驗的部分儀器．（組裝實驗裝置時，可重復選擇儀器）

（1）某化學小組同學欲用石灰石和濃鹽酸為原料，在實驗室制備、收集干燥純凈的二氧化碳氣體，并按要求設(shè)計了實驗裝置，連接儀器、檢驗裝置氣密性．
①所選儀器的連接順序應為ACBE（填寫儀器序號字母）；
②寫出實驗室制取二氧化碳的反應方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③若將裝置A與D連接，觀察到裝置D內(nèi)有氣泡，但無明顯的渾濁現(xiàn)象，為此，小組同學展開了討論，經(jīng)研究后決定將裝置A與C連接，觀察到裝置C中有白色沉淀出現(xiàn)，請你根據(jù)上述實驗信息，分析裝置D中出現(xiàn)異�，F(xiàn)象的原因：濃鹽酸具有揮發(fā)性，導致制取的二氧化碳中混有氯化氫氣體，混合氣通過澄清石灰水時，鹽酸會先與氫氧化鈣反應，導致二氧化碳不能與氫氧化鈣反應，二氧化碳也不會與氯化鈣反應，所以澄清石灰水不變渾濁．
（2）鐵粉在高溫下能與水蒸氣發(fā)生反應，生成一種還原性氣體和黑色的四氧化三鐵固體，利用生成的還原性氣體可以測定某樣品中氧化銅的質(zhì)量，實驗裝置如下圖所示：（已知雜質(zhì)不參與反應；堿石灰即燒堿和生石灰的混合物；假設(shè)每步實驗都充分反應）

①試寫出裝置B中發(fā)生反應的化學方程式：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②反應結(jié)束后，對實驗數(shù)據(jù)進行處理，下列說法正確的是AC（填序號）
A．若裝置D的質(zhì)量減少mg，則樣品中含有氧化銅5mg
B．若裝置C₂的質(zhì)量增加ng，則樣品中含有氧化銅$\frac{80n}{9}$g
C．若不連接裝置C₁，則通過裝置C₂質(zhì)量的增加計算出的氧化銅質(zhì)量偏大
D．若裝置D中仍有少量黑色固體，則通過裝置D質(zhì)量的減少計算出的氧化銅質(zhì)量偏大
③小穎同學認為“儀器D中減少的質(zhì)量等于儀器C₂中增加的質(zhì)量”，小燕同學通過稱量，發(fā)現(xiàn)二者質(zhì)量并不相等，請你仔細分析并予以說明：儀器D中減少的是氧化銅中的氧元素的質(zhì)量；而儀器C₂中增加的是反應生成的水的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)實驗室用濃鹽酸和石灰石制取的二氧化碳中混有氯化氫、水蒸氣，硝酸銀會與鹽酸反應，濃硫酸有吸水性，除去水蒸氣需要放在最后，二氧化碳的密度比空氣大進行分析；
②根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳進行分析；
③根據(jù)濃鹽酸具有揮發(fā)性進行分析；
（2）①根據(jù)鐵和水蒸氣在高溫的條件下生成四氧化三鐵和氫氣進行分析；
②根據(jù)D裝置中減少的質(zhì)量就是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，裝置C₂的質(zhì)量增加的質(zhì)量就是生成水的質(zhì)量，C₁裝置是除去反應中的水蒸氣，裝置D中仍有少量黑色固體，說明氧化銅沒有完全反應進行分析；
③根據(jù)氧化銅和氫氣在加熱的條件下生成銅和水，堿石灰有吸水性進行分析．

解答 解：（1）①實驗室用濃鹽酸和石灰石制取的二氧化碳中混有氯化氫、水蒸氣，硝酸銀會與鹽酸反應，濃硫酸有吸水性，除去水蒸氣需要放在最后，二氧化碳的密度比空氣大，所以所選儀器的連接順序應為ACBE；
②碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以裝置D中出現(xiàn)異�，F(xiàn)象的原因：濃鹽酸具有揮發(fā)性，導致制取的二氧化碳中混有氯化氫氣體，混合氣通過澄清石灰水時，鹽酸會先與氫氧化鈣反應，導致二氧化碳不能與氫氧化鈣反應，二氧化碳也不會與氯化鈣反應，所以澄清石灰水不變渾濁；
（2）①鐵和水蒸氣在高溫的條件下生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②A、D裝置中減少的質(zhì)量就是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，裝置D的質(zhì)量減少mg，則樣品中含有氧化銅為：$\frac{mg}{\frac{16}{80}}$=5mg，故A正確；

B、堿石灰有吸水性，裝置C₂的質(zhì)量增加的質(zhì)量就是生成水的質(zhì)量，水中氧元素的質(zhì)量為：ng×$\frac{16}{18}$=$\frac{8}{9}$ng，所以樣品中含有氧化銅$\frac{\frac{8ng}{9}}{\frac{16}{80}}$=$\frac{40ng}{9}$，故B錯誤；
C、C₁裝置是除去反應中的水蒸氣，若不連接裝置C₁，則通過裝置C₂質(zhì)量的增加的質(zhì)量偏大，計算出的氧化銅質(zhì)量偏大，故C正確；

D、裝置D中仍有少量黑色固體，說明氧化銅沒有完全反應，所以則通過裝置D質(zhì)量的減少計算出的氧化銅質(zhì)量偏小，故D錯誤；
故選：AC；
③氧化銅和氫氣在加熱的條件下生成銅和水，堿石灰有吸水性，所以儀器D中減少的是氧化銅中的氧元素的質(zhì)量；而儀器C₂中增加的是反應生成的水的質(zhì)量．
故答案為：（1）①ACBE；
②CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③濃鹽酸具有揮發(fā)性，導致制取的二氧化碳中混有氯化氫氣體，混合氣通過澄清石灰水時，鹽酸會先與氫氧化鈣反應，導致二氧化碳不能與氫氧化鈣反應，二氧化碳也不會與氯化鈣反應，所以澄清石灰水不變渾濁；
（2）①3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②AC；
③氧化銅中的氧元素，反應生成的水．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．