Question

3．化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學，化學所取得的豐碩成果，是與實驗的重要作用分不開的．結(jié)合下列實驗裝置圖1回答問題：

（1）下面四種途徑都可以得到氧氣如圖2：
寫出實驗室中通過甲、乙兩種途徑制取氧氣的化學方程式：
甲：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
乙：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+2O₂↑．
化學實驗的綠色化就是以綠色的理念和原則來指導實驗工作．從實驗原料和反應過程的綠色化考慮，你認為在中學化學實驗中，甲、乙、丙三種制取氧氣的途徑中，甲（填甲或乙或丙）途徑更能體現(xiàn)化學實驗的綠色化追求．
（2）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣時，可選用的發(fā)生裝置是A（填字母）．用排水法收集氧氣完畢后，停止加熱時的操作順序是先把導管移出水面，然后熄滅酒精燈，以防止水倒吸使試管炸裂．
（3）張玲同學為了測定漢白玉中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，稱取 5.55g 研碎的漢白玉粉末，進行四次高溫加熱（雜質(zhì)不參加反應）、冷卻、稱量剩余固體的重復操作．記錄數(shù)據(jù)如下：

操作次序	第一次	第二次	第三次	第四次
剩余固體質(zhì)量（g）	4.25	3.95	3.35	3.35

請計算：①完全反應后生成二氧化碳5g．
②求漢白玉中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式的書寫方法考慮；根據(jù)節(jié)約能源操作簡單不污染幾個方面考慮；
（2）發(fā)生裝置的選擇依據(jù)反應物狀態(tài)及反應條件，據(jù)實驗注意事項解答；
（3）①由圖表可知，第三次和第四次剩余固體的質(zhì)量相等，說明，第三次反應已是完全反應．由于生成的氣體逸出，所以根據(jù)質(zhì)量守恒定律“參加反應前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成各物質(zhì)的質(zhì)量總和”可知，完全反應后生成二氧化碳的質(zhì)量=反應前漢白玉粉末的質(zhì)量-剩余固體的質(zhì)量；
②根據(jù)碳酸鈣高溫加熱的化學方程式，得出各物質(zhì)之間的質(zhì)量比，列出比例式，即可求出參與反應的CaCO₃的質(zhì)量，然后根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式計算即可

解答 解：（1）反應物是過氧化氫，生成物是水和氧氣，用奇偶法配平，氧氣后面標上上升符號；反應物是高錳酸鉀，生成物是錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，用最小公倍數(shù)法配平，反應條件是加熱寫在等號的上邊；氧氣后面標上上升符號；
高錳酸鉀、氯酸鉀制取氧氣需要加熱，浪費能源還污染了環(huán)境，過氧化氫制取氧氣，不需要加熱操作簡單節(jié)省了能源，不污染環(huán)境；
（2）高錳酸鉀制取氧氣為固體加熱反應，發(fā)生裝置選擇A；用排水法收集氧氣完畢后，停止加熱時的操作順序是先把導管移出水面，然后熄滅酒精燈，以防止水倒吸使試管炸裂；
（3）①完全反應后生成二氧化碳的質(zhì)量為：5.55g-3.35g=2.2g．
②設(shè)5.55g漢白玉粉末中含碳酸鈣質(zhì)量為x
CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
100            44
x             2.2g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{2.2g}$      x=5g     
漢白玉中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)：$\frac{5g}{5.55g}$×100%≈90.1%；
故答案為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑、2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+2O₂↑、甲；
（2）A、把導管移出水面、熄滅酒精燈；
（3）5、90.1%．

點評 解答本題關(guān)鍵是要熟悉方程式的寫法，過氧化氫制取氧氣的優(yōu)點，同時考查學生運用化學方程式和質(zhì)量守恒定律進行計算的能力．