Question

20．如圖所示為實(shí)驗(yàn)室中常見的氣體制備、干燥、收集和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的部分儀器（組裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，可重復(fù)選擇儀器）．試根據(jù)題目要求，回答下列問題：

Ⅰ．氯酸鉀（KClO₃）固體在二氧化錳做催化劑并加熱的條件下，能較快的分解為氯化鉀和氧氣．小剛同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中以此方法制備、收集、干燥的氧氣．
（1）所選儀器的連接順序?yàn)锽→D→F（填寫儀器序號(hào)字母）．
（2）用氯酸鉀制備氧氣所發(fā)生的化學(xué)方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
Ⅱ．小強(qiáng)和小明同學(xué)欲用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，然后利用氫氣測定某氧化銅樣品中含CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)雜質(zhì)不揮發(fā)，也不發(fā)生反應(yīng)）．儀器的連接順序?yàn)椋篈→D₁→C→D₂→D₃．（已知：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；其中
D₁、D₂、D₃為三個(gè)濃硫酸洗氣瓶）
（1）在裝置C處看到的主要現(xiàn)象是黑色粉末變紅．
（2）小強(qiáng)欲通過測量反應(yīng)前后D₂濃硫酸洗氣瓶的質(zhì)量變化，測算氧化銅樣品中含有CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實(shí)驗(yàn)中，在其他操作正常的條件下，若下列情況出現(xiàn)，請(qǐng)你對(duì)測算出的結(jié)果與實(shí)際值相比較，并作出判斷（用“偏小”、“偏大”、“不受影響”之一填寫下列空白．
①若裝置中不連接D₁，則測算結(jié)果將偏大．
②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小強(qiáng)在沒有加熱之前就通了一會(huì)氫氣，則測算結(jié)果將不受影響．

（3）若實(shí)驗(yàn)前所取氧化銅樣品的質(zhì)量為m克，實(shí)驗(yàn)后測得洗氣瓶D₂的質(zhì)量增加n克，則該氧化銅中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{40n}{9m}$×100%．（計(jì)算結(jié)果可為分?jǐn)?shù)形式）．
（4）小明說：“即使不連接D₁，若通過測量反應(yīng)前后玻璃管及固體物質(zhì)的質(zhì)量變化，也能正確地測算氧化銅樣品中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”．

Answer 1

分析 Ⅰ．
（1）收集干燥的氧氣，所以要先制取，再干燥，再收集；根據(jù)方程式的寫法寫出實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)原理；
（2）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下，受熱分解生成氯化鉀和氧氣； 
Ⅱ．
（1）據(jù)氧化銅是黑色粉末，銅粉是紅色物質(zhì)分析解答．
（2）①制取的氫氣中含有水蒸氣，如果不除去水蒸氣，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的氧化銅樣品的純度偏大；
②根據(jù)氫氣是否參與反應(yīng)影響實(shí)驗(yàn)及安全性角度分析；
（3）據(jù)洗氣瓶D₂增加的質(zhì)量是生成的水的質(zhì)量，并結(jié)合方程式計(jì)算；
（4）玻璃管內(nèi)固體減少的質(zhì)量是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，結(jié)合氧化銅的化學(xué)式可計(jì)算出氧化銅的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出樣品中氧化銅的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．
（1）B裝置是用來制取氧氣的裝置，由于濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥氣體，所以再通過濃硫酸把氧氣干燥后再進(jìn)行收集，由于要收集干燥的氧氣，根據(jù)密度比空氣大，用向上排空氣法收集，所以儀器的連接順序?yàn)锽→D→F；
（2）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
Ⅱ．
（1）氫氣和黑色的氧化銅在加熱的條件下可反應(yīng)生成紅色的銅和水，故現(xiàn)象為：黑色粉末變紅；
（2）①若不連接D₁，氫氣中的水蒸氣無法除去，會(huì)導(dǎo)致測定的水的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致計(jì)算出的氧化鐵質(zhì)量偏大，則計(jì)算出樣品純度的結(jié)果將偏大；
②沒有加熱之前就通了一會(huì)氫氣，以排凈裝置內(nèi)的空氣，防止爆炸的產(chǎn)生，氫氣沒有參加化學(xué)反應(yīng)，則測算結(jié)果將不受影響；
（3）濃硫酸具有吸水性，洗氣瓶D₂增加的質(zhì)量是反應(yīng)生成的水的質(zhì)量，設(shè)樣品中氧化銅的質(zhì)量為x，則有
CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O
80            18
x             ng
$\frac{80}{18}$=$\frac{x}{ng}$
 x=$\frac{40n}{9}$g
∴樣品中氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{\frac{40n}{9}g}{mg}$×100%=$\frac{40n}{9m}$；
（4）玻璃管內(nèi)固體減少的質(zhì)量是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，結(jié)合氧化銅的化學(xué)式可計(jì)算出氧化銅的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出樣品中氧化銅的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
故答案為：Ⅰ．（1）B→D→F；    （2）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
Ⅱ．（1）黑色粉末變紅；（2）①偏大；    ②不受影響；（3）$\frac{40n}{9m}$；（4）玻璃管及固體物質(zhì)．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)主要考查了儀器的連接和氣體的除雜和干燥，同時(shí)也考查了化學(xué)方程式的書寫，方程式計(jì)算等知識(shí)，綜合性比較強(qiáng)，要結(jié)合題意細(xì)心解答．