Question

17．如圖所示為實驗室常見氣體制備，凈化、干燥、收集和和性質(zhì)實驗的部分儀器（組裝實驗裝置時，可重復(fù)選擇儀器）．某學(xué)校兩個化學(xué)實驗探究活動小組的同學(xué)欲用他們完成各自的探究實驗．
（1）第一組的同學(xué)以石灰石和稀鹽酸為原料，在實驗室制備、收集干燥純凈的二氧化碳?xì)怏w，按照要求設(shè)計實驗裝置、連接儀器，并檢驗裝置的氣密性．（提示：揮發(fā)出的少量HCl氣體可用飽和碳酸氫鈉溶液吸收）

①若將二氧化碳通入澄清石灰水中，石灰水的pH將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p少”“不變”之一）．
②將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中，并無明顯反應(yīng)現(xiàn)象，欲用化學(xué)方法證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，請從NaCl溶液、CaCl₂溶液、無色酚酞溶液三種試劑中選用一種試劑進行實驗，簡述證明的理由：CaCl₂溶液，氯化鈣會與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，氯化鈉和氫氧化鈉、碳酸鈉都不會反應(yīng)，氫氧化鈉、碳酸鈉都顯堿性，都能使無色酚酞變紅色．
（2）第二組的同學(xué)以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，并對某種尼龍材料的組成元素進行分析探究（資料顯示該尼龍材料一定含C、H、O三種元素）．實驗前檢驗裝置氣密性，使該塑料式樣碎屑在純氧氣中充分燃燒，觀察現(xiàn)象，收集有關(guān)實驗數(shù)據(jù)（假設(shè)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都充分反應(yīng)，澄清石灰水足量），試回答下列問題：
①所選儀器的連接順序為ABEBDG（注意：填寫儀器序號字母，儀器可以重復(fù)使用）；
②儀器A中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③儀器E的玻璃管中放入的塑料試樣碎屑質(zhì)量為mg，塑料試樣充分燃燒后，測得儀器D質(zhì)量增加ag，則mg該塑料試樣中含碳元素的質(zhì)量為$\frac{3a}{11}$g（計算結(jié)果可為分?jǐn)?shù)形式）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)將二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣和水，溶液的堿性變�。�氫氧化鈣被消耗）進行分析；
 ②根據(jù)氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，要證明二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)，只要證明反應(yīng)生成了碳酸鈉即可；
（2）①要證明塑料只含C，H，O三種元素，可讓塑料在氧氣中燃燒，測出生成的二氧化碳和水的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，利用二氧化碳和水的質(zhì)量可求出塑料中C、H、O三種元素的質(zhì)量．根據(jù)題目要求和各裝置的作用排出正確的順序即可；
②根據(jù)A裝置內(nèi)以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產(chǎn)生水和氧氣進行分析；
③根據(jù)二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁．D裝置增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量；根據(jù)質(zhì)量守恒定律：塑料中碳元素的質(zhì)量和生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量相等進行分析．

解答 解：（1）①若將二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣和水，溶液的堿性變小，所以溶液的pH變�。�
②由于氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，要證明二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)，只要證明反應(yīng)生成了碳酸鈉即可．可取少量反應(yīng)后的溶液，滴入CaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明CO₂和NaOH溶液確實發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)（NaCl溶液和氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液都不反應(yīng)，故不選；由于碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液都顯堿性，滴加酚酞溶液都顯紅色；故不選）；
（2）①要證明塑料只含C，H，O三種元素，可讓塑料在氧氣中燃燒，測出生成的二氧化碳和水的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，利用二氧化碳和水的質(zhì)量可求出塑料中C、H、O三種元素的質(zhì)量．其中A裝置和特點是固體和液體反應(yīng)且不需加熱，故可用來制取氧氣，此時氧氣中含有一定量的水蒸氣，故要除去（B裝置中有濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，可降去氧氣中的水分），塑料在E中燃燒，產(chǎn)生的氣體先被B吸收（根據(jù)B裝置質(zhì)量的增加可求生成水的質(zhì)量），再通過D裝置（裝置內(nèi)石灰水可吸收二氧化碳，可根據(jù)質(zhì)量的增加求出二氧化碳的質(zhì)量），為防止空氣中的水分和二氧化碳進入D裝置，故在D后可加G裝置，所選儀器的連接順序為：A→B→E→B→D→G；
②A裝置內(nèi)以過氧化氫溶液為原料（MnO₂為催化劑）制備氧氣，產(chǎn)生水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，D裝置增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳中碳元素的質(zhì)量=ag×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=$\frac{3a}{11}$g；根據(jù)質(zhì)量守恒定律：塑料中碳元素的質(zhì)量和生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量相等，所以塑料中碳元素的質(zhì)量為：$\frac{3a}{11}$g．
故答案為：（1）①減少；②CaCl₂溶液，因為二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)會生成碳酸鈉，故可加入CaCl₂溶液，觀察到有沉淀產(chǎn)生，就可以證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)；
（2）①ABEBDG；
②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③$\frac{3a}{11}$．

點評 本題考查了常見氣體的制取、干燥、除雜、收集及反應(yīng)原理的書寫等．綜合性較強，在利用氧氣的性質(zhì)測定塑料的組成元素時，要注意區(qū)分各步操作的作用和目的，利用質(zhì)量守恒定律進行相關(guān)問題的分析．