Question

實(shí)驗(yàn)室制下列三種氣體
A．O₂：2KClO₃

MnO2  .

2KCl+3O₂↑
B．CO₂：

 

C．Cl₂：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
說明：Cl₂是一種黃綠色、有刺激性氣味、密度比空氣大、能溶于水的氣體．
（1）寫出制CO₂的反應(yīng)方程式．
（2）有下列三種制氣裝置（如圖甲）和兩種集氣裝置（如圖乙）

①制取CO₂應(yīng)選取的裝置是

 

，應(yīng)選用Ⅲ裝置制取的氣體是

 

；
②用Ⅳ裝置收集Cl₂應(yīng)從

 

口進(jìn)氣，上述三種氣體中，能用Ⅴ裝置收集的氣體有

 

，應(yīng)從

 

口進(jìn)氣．
（3）A中制O₂后，從剩余固體中分離出MnO₂的操作有

 

（不需烘干），所用到的玻璃儀器有

 

．
（4）用100g 36.5%的濃鹽酸與足量MnO₂混合加熱，理論上能制得Cl₂的質(zhì)量為

 

g，而實(shí)際收集到的Cl₂質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個數(shù)值，若操作正確，裝置不漏氣，則可能的原因有（至少兩點(diǎn)）

 

（5）將8g KClO₃與1g MnO₂混合加熱制O₂，充分反應(yīng)后冷卻，稱得試管內(nèi)剩余固體質(zhì)量為4.2g，
①請用兩種方法求生成KCl的質(zhì)量
②計(jì)算結(jié)果表明，題目數(shù)據(jù)有問題，要使該題數(shù)據(jù)合理，可將KClO₃質(zhì)量由8g改為a g，則a的取值范圍是

 

．

Answer 1

分析：（1）據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理書寫方程式；
（2）①據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳、氯氣的反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；
②排水法收集不溶于水或不易溶于水的氣體，氯氣和二氧化碳能溶于水，故不能用排水法收集，利用排水法收集時，要從短管進(jìn)氣，長管便于排水；
（3）氯化鉀易溶于水，二氧化錳不溶于水，所以從剩余固體中分離出MnO₂可用過濾的方法，并據(jù)過濾所用儀器回答；
（4）用100g 36.5%的濃鹽酸與足量MnO₂混合加熱，二氧化錳足量，說明鹽酸完全反應(yīng)，據(jù)鹽酸的質(zhì)量和方程式可計(jì)算出生成氯氣的質(zhì)量；實(shí)際收集到的Cl₂質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個數(shù)值，若操作正確，裝置的氣密性沒有問題，可能是容器內(nèi)殘留一部分氯氣或收集時部分氯氣逸出導(dǎo)致，及二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)，與稀鹽酸不反應(yīng)引起的；
（5）①氯酸鉀充分反應(yīng)，可據(jù)氯酸鉀的質(zhì)量及方程式計(jì)算氯化鉀的質(zhì)量；據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，固體質(zhì)量的減少就是生成的氧氣的質(zhì)量，據(jù)氧氣質(zhì)量并結(jié)合方程式計(jì)算也可；
②計(jì)算氯酸鉀的取值范圍，可利用極值法分析，假設(shè)氯酸鉀完全分解和未分解兩種情況進(jìn)行判斷．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，同時生成氯化鈣、水和二氧化碳，方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）①實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，屬于固液常溫型，故制取CO₂應(yīng)選�、�；Ⅲ裝置適用于固體和液體加熱制取氣體，根據(jù)三種氣體的反應(yīng)原理可知，實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳和濃鹽酸加熱制取氯氣可用此裝置；
②排水法收集不溶于水或不易溶于水的氣體，氯氣和二氧化碳能溶于水，故不能用排水法收集，利用排水法收集時，要從短管進(jìn)氣，長管便于排水；
（3）氯化鉀易溶于水，二氧化錳不溶于水，所以從剩余固體中分離出MnO₂可用過濾的方法，先溶解再過濾；過濾時所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
（4）用100g 36.5%的濃鹽酸與足量MnO₂混合加熱，二氧化錳足量，說明鹽酸完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量是：100g×36.5%=36.5g；
設(shè)理論上能制得Cl₂的質(zhì)量為x
MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
     146                71
     36.5g              x

146

71

=

36.5g

x

   x=17.75g
實(shí)際收集到的Cl₂質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個數(shù)值，若操作正確，裝置的氣密性沒有問題，可能是容器內(nèi)殘留一部分氯氣或收集時部分氯氣逸出導(dǎo)致；濃鹽酸與足量MnO₂反應(yīng)制取Cl₂，反應(yīng)需要加熱，氯化氫易揮發(fā)，加熱時部分HCl揮發(fā)，同時反應(yīng)消耗氯化氫，并生成水，隨反應(yīng)的不斷進(jìn)行濃鹽酸的濃度逐漸變稀，稀鹽酸不與MnO₂反應(yīng)，所以氯氣的質(zhì)量偏小，還可能是此原因；
（5）①方法1：生成氧氣的質(zhì)量為：8g+1g-4.2g=4.8g；
設(shè)生成氯化鉀的質(zhì)量為x，
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
            149   96
             x    4.8g
∴

149

96

=

x

4.8g

解得：x=7.45g；
方法2：
據(jù)題意：氯酸鉀和二氧化錳混合充分反應(yīng)完全，則氯酸鉀完全分解，設(shè)生成氯化鉀的質(zhì)量為y
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
 245         149   
 8g            y

245

149

=

8g

y

解得y≈4.9g
②所剩固體的質(zhì)量=4.2g＜7.45g，也小于4.9g，所以題目有錯誤；
如果完全反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為4.2g，則生成的氯化鉀的質(zhì)量是 4.2g-1g=3.2g
設(shè)氯酸鉀質(zhì)量為b，
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
245         149
b           3.2g 

245

b

=

149

3.2g

解得：y≈5.3g；
假設(shè)氯酸鉀沒有反應(yīng)，則其質(zhì)量為：4.2g-1g=3.2g．
由于氯酸鉀一定會分解，只是分解完全與否的問題，所以氯酸鉀質(zhì)量一定大于3.2g．故a的取值范圍是：3.2g＜a≤5.3g；
故答案為：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）①Ⅱ；Cl₂；②a；O₂；d；
（3）溶解、過濾；燒杯、玻璃棒、漏斗；
（4）17.75；容器內(nèi)有殘留的部分氯氣沒有排出來；隨著反應(yīng)進(jìn)行，鹽酸濃度變小，MnO₂與稀鹽酸不反應(yīng)，該反應(yīng)停止（合理均可）；
（5）①方法1：生成氯化鉀的質(zhì)量是7.45g，方法2：生成氯化鉀的質(zhì)量是4.9g；
②3.2g＜a≤5.3g．

點(diǎn)評：本題主要考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識綜合分析和解決實(shí)際問題的能力，增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識的能力．