Question

7．甲、乙兩組的同學利用下面的實驗裝置進行如下的探究實驗．（試劑均足量，假設(shè)各步反應(yīng)均完全，裝置可重復使用，部分夾持裝置已省略，組合裝置氣密性良好．）

實驗探究一：
甲組同學利用A中產(chǎn)生的氧氣驗證B中的黑色粉末是炭粉，并按要求連接裝置進行實驗．
（1）A中反應(yīng)的化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）證明黑色粉末是炭粉的實驗現(xiàn)象是黑色粉末燃燒，C裝置中的澄清石灰水變渾濁．
實驗探究二：
A中燒瓶內(nèi)的氣體可能含有CO、CO₂、CH₄中的一種或幾種，為確定燒瓶內(nèi)氣體的成分，
乙組同學進行如下實驗：
【資料】甲烷和氧化銅反應(yīng)的化學方程式為：CH₄+4CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4Cu+CO₂+2H₂O
Ⅰ．將3.0g的濃氫氧化鈉溶液滴入燒瓶中，充分反應(yīng)；
Ⅱ．按A→C→B→C→D的順序連接裝置，打開K₁，從K₁處通入氮氣，再打開K₂，排盡B中空氣，加熱B中足量的氧化銅固體，充分反應(yīng)；
Ⅲ．反應(yīng)結(jié)束后，測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，B中固體的質(zhì)量減少了0.32g，第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g．
（1）打開K₂前通入氮氣的目的是防止倒吸．
（2）兩個裝置C中試劑相同，裝置C中的試劑是濃硫酸．
（3）通過實驗測得的數(shù)據(jù)計算，與氧化銅反應(yīng)的氣體中碳元素和氫元素的質(zhì)量比為3：1．
（4）A中燒瓶內(nèi)的氣體成分是CO₂CH₄．

Answer 1

分析 實驗探究一：
（1）①根據(jù)制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣考慮；
（2）根據(jù)二氧化碳燃燒現(xiàn)象和驗證方法（利用二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁）來分析；
實驗探究二：
（1）根據(jù)氫氧化鈉吸入二氧化碳使燒瓶內(nèi)壓強減小，進行分析；
（2）濃硫酸具有吸水性，是為了驗證反應(yīng)后是否有水生成；
（3）根據(jù)氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加說明有二氧化碳，再根據(jù)反應(yīng)后生成水．判斷含有甲烷，從而計算與氧化銅反應(yīng)的氣體中碳元素和氫元素的質(zhì)量比；
（4）根據(jù)氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加說明有二氧化碳，再根據(jù)反應(yīng)后生成水，判斷含有甲烷，通過實驗測得的數(shù)據(jù)計算不含一氧化碳．

解答 解：實驗探究一：
（1）制取氧氣不需要加熱，用過氧化氫制取氧氣，反應(yīng)物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，反應(yīng)條件是二氧化錳做催化劑，氧氣后面標上上升符號，所以方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
（2）由于碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳，需要用C裝置驗證二氧化碳的生成，驗證二氧化碳是用石灰水，所以證明黑色粉末是炭粉的實驗現(xiàn)象是：黑色粉末燃燒，C裝置中的澄清石灰水變渾濁；
實驗探究二：
（1）氫氧化鈉吸入二氧化碳使燒瓶內(nèi)氣體壓強減小，通入氮氣防止液體倒吸；
（2）為了驗證通過B裝置后是否有水生成，所以在通入B裝置前將原來的水除掉，再通過B裝置看是否有水生成，因為濃硫酸具有吸水性，可以除去水蒸氣，所以C中放濃硫酸；
（3）測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，比氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加了，說明燒瓶中含有二氧化碳，其它氣體都不與氫氧化鈉反應(yīng)，第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g說明生成了0.18g水，由于存在反應(yīng)CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，所以燒瓶中含有甲烷，即與氧化銅反應(yīng)的氣體中碳元素和氫元素的質(zhì)量比為：12：4=3：1．
（4）測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，比氫氧化鈉溶液質(zhì)量增加了，說明燒瓶中含有二氧化碳，其它氣體都不與氫氧化鈉反應(yīng)，第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g說明生成了0.18g水，所以燒瓶中含有甲烷，
CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
     320    256      36     固體質(zhì)量減少：64
                    0.18g                 X
根據(jù)：$\frac{36}{64}$=$\frac{0.18g}{x}$
解得X=0.32g，
題干中B中固體的質(zhì)量減少了0.32g，所以氣體中沒有一氧化碳；
所以A中燒瓶內(nèi)的氣體成分是：CO₂、CH₄．
故答案為：
實驗探究一：
（1）2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ 2H₂O+O₂↑．
（2）黑色粉末燃燒，C裝置中的澄清石灰水變渾濁．
實驗探究二：
（1）防止倒吸．   
（2）濃硫酸． 
（3）3：1．  
（4）CO₂  CH₄．

點評 本題難度較大，必須綜合考慮問題，充分利用題干中所給信息，知道濃硫酸的吸水性，根據(jù)生成水的質(zhì)量進行計算．