Question

8．如圖為實驗室中常見的氣體制備、干燥、收集和性質實驗的部分儀器．試根據題目要求，回答下列問題：

（1）某同學一石灰石和稀鹽酸為原料在實驗室制備并收集純凈、干燥的二氧化碳，選擇儀器連接裝置后，檢查裝置的氣密性．
①該同學所選裝置的連接順序為ACEG．
②寫出該同學制備二氧化碳發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
③實驗室制取二氧化碳后的剩余廢液中，常含有剩余的少量鹽酸，需加入過量的藥品除去鹽酸，得到較純凈的中性液體，請從熟石灰、純堿、石灰石三種固體藥品中選用一種試劑進行實驗，并簡述操作方法向廢液中加入過量的石灰石，然后過濾．
（2）某同學利用鋅和稀硫酸制取氫氣，并按照A→D→E₁→E₂的順序連接裝置，測定氧化鐵樣品中的氧化鐵的質量分數（雜質不參加反應）．取樣品10g，得到如下兩組數據：

	反應前	完全反應后
A組	D中璃管和氧化鐵樣品的質量共42.5克	玻璃管和固體物質的質量共40.1克
B組	E1中洗氣瓶和其中物質的質量共180.0克	洗氣瓶和其中物質的質量共183.2克

①D裝置中觀察到的實驗現象為玻璃管內紅色粉末逐漸變黑．
②應該選擇A組的實驗數據來計算樣品中的氧化鐵的質量分數，結果為80%．
③若要使兩組數據計算得到的結果一樣，提出你的具體改進建議氣體在通入D裝置前先用濃硫酸干燥．

Answer 1

分析 （1）①實驗室制取CO₂，是在常溫下，用大理石和鹽酸反應，不需要加熱．要收集一瓶干燥、純凈的二氧化碳氣體，就要把雜質氯化氫氣體和水蒸氣除去，氯化氫氣體可用飽和的碳酸氫鈉溶液除去，水蒸氣用濃硫酸除去；二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集；
②根據大理石和稀鹽酸反應原理書寫方程式；
③要除去廢液中剩余的少量鹽酸，需加入過量的能和鹽酸反應的藥品，熟石灰、純堿--碳酸鈉、石灰石均可與鹽酸反應，但要得到較純凈的中性液體，只能加入石灰石，然后過濾除去過量的石灰石和雜質即可，不能用熟石灰和純堿，是因為這兩種藥品溶于水溶液顯堿性，無法得到中性液體；
（2）①氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下能生成鐵和二氧化碳；
②A組數據可以根據固體的質量變化求出氧化鐵的質量分數，B組數據由于可能存在氫氣中混有的水蒸氣的干擾，導致無法準確求出氧化鐵的質量分數；
③排除氣體中水蒸氣干擾，可在通入D裝置前將氣體通入濃硫酸進行干燥．

解答 解：（1）①要收集一瓶干燥、純凈的二氧化碳氣體，就要把雜質氯化氫氣體和水蒸氣除去，氯化氫氣體與硝酸銀溶液反應生成氯化銀白色沉淀和硝酸，因此可以除去氯化氫氣體，水蒸氣用濃硫酸除去；二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集，因此儀器的連接順序為：ACEG；
②大理石主要成分碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
③要除去廢液中剩余的少量鹽酸，需加入過量的能和鹽酸反應的藥品，熟石灰、純堿--碳酸鈉、石灰石均可與鹽酸反應，但要得到較純凈的中性液體，只能加入石灰石，然后過濾除去過量的石灰石和雜質即可，不能用熟石灰和純堿，是因為這兩種藥品溶于水溶液顯堿性，加入過量藥品后無法得到中性液體；
（2）①在A處可觀察到的實驗現象是：玻璃管里的粉末由紅色逐漸變成黑色；
②A組數據可以根據固體的質量變化求出氧化鐵的質量分數，B組數據由于可能存在氫氣中混有的水蒸氣的干擾，導致無法準確求出氧化鐵的質量分數；
固體前后質量變化是：42.5g-40.1g=2.4g．
設氧化鐵的質量為X．
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．  固體質量變化
160                      112                48
 X                                           2.4g
 $\frac{160}{48}$=$\frac{X}{2.4g}$
   X=8g．
則樣品中氧化鐵的質量分數為：$\frac{8g}{10g}$×100%=80%．
③排除氣體中水蒸氣干擾，可在通入D裝置前將氣體通入濃硫酸進行干燥；
故答案為：（1）①ACEG；②CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；③向廢液中加入過量的石灰石，然后過濾；
（2）①玻璃管內紅色粉末逐漸變黑；②A；80%；③氣體在通入D裝置前先用濃硫酸干燥．

點評 本題主要考查實驗室制取二氧化碳的反應原理、物質的檢驗和除雜、實驗現象、計算等方面的知識，綜合性較強，要結合題意細心分析解答．