Question

【題目】工業(yè)上用木炭粉和水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)制取H2，同時(shí)生成CO2。某學(xué)習(xí)小組在實(shí) 驗(yàn)室中模擬H2的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程并測(cè)定其產(chǎn)率，實(shí)驗(yàn)裝置如下所示。

（1）儀器a的名稱為_______________。儀器b的作用為____________________________。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：連接好裝置，檢查裝置的氣密性；______________________（按順序填入下列步驟的序號(hào)）。

①向裝置A、B、C、D中分別加入相應(yīng)試劑，打開(kāi)活塞K，通入一段時(shí)間N2。

②加熱裝置B處硬質(zhì)玻璃管。

③關(guān)閉活塞K，連接盛有適量水的量氣管。

④點(diǎn)燃裝置A處酒精燈。

⑤待裝置B處木炭粉完全反應(yīng)后，停止加熱。

（3）裝置B處硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

（4）讀取B氣管讀數(shù)時(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)為冷卻至室溫、___________、視線與凹液面最低點(diǎn)相切；若仰視讀取初始讀數(shù)，則導(dǎo)致所測(cè)氣體的體積___________（填“偏大”或“偏小”）。

（5）實(shí)驗(yàn)后所域取的氣體體積為V2 mL標(biāo)準(zhǔn)狀況）；取裝置C中液體，加入足量BaCl2溶液，過(guò)濾、洗滌，將濾液和洗滌液合并，以甲基橙為指示劑，用0.1000molL-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V3mL。

①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為____________________________________________。

②H2的產(chǎn)率為______________________（列出代數(shù)式即可）。

③還可通過(guò)___________，得出裝置C中所吸收產(chǎn)物的物質(zhì)的量。

（6）從安全角度考慮，該實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷為_________________________________。

Answer 1

【答案】酒精噴燈 平衡壓強(qiáng)、檢查裝置是否存在堵塞 ①③②④⑤ C+H2O（g）CO+H2、C+2H2O（g）CO2+2H2 調(diào)整量氣管至左右液面相平 偏大 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí)，溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色 測(cè)定洗凈后干燥的BaCO3的質(zhì)量 缺少防倒吸裝置

【解析】

模擬H2的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，木炭和水蒸氣反應(yīng)，A裝置提供水蒸氣，到B中與木炭反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，C中NaOH溶液吸收CO2，D裝置干燥，E排水量氫氣，由于測(cè)產(chǎn)率。

（1）由裝置圖知儀器a的名稱為酒精噴燈。玻璃導(dǎo)管b與內(nèi)外氣壓相通，可平衡壓強(qiáng)，并檢查裝置是否存在堵塞。答案為酒精噴燈平衡壓強(qiáng)、檢查裝置是否存在堵塞；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，連接好裝置，檢查裝置的氣密性后，應(yīng)進(jìn)行的操作為向裝置A、B、C、D中分別加入相應(yīng)的試劑，打開(kāi)活塞K，通入一段時(shí)間N2以排盡裝置中的空氣；再關(guān)閉活塞K，連接盛有適量水的量氣管；點(diǎn)燃裝置B處酒精噴燈預(yù)熱木炭粉，以防止水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管后冷凝，使木炭粉潮濕不易與水蒸氣反應(yīng)；然后點(diǎn)燃裝置A處酒精燈，提供水蒸氣；待裝置B處木炭粉完全反應(yīng)后，停止加熱，故正確的實(shí)驗(yàn)步驟為①③②④⑤。答案為①③②④⑤；

（3）裝置B處硬質(zhì)玻璃管中可能發(fā)生C與水蒸氣在高溫條件下生成CO、H2的反應(yīng)和C與水蒸氣在高溫條件下生成CO2、H2的反應(yīng)，其化學(xué)方程式分別為C+H2O（g）CO+H2、C+2H2O（g）CO2+2H2。

（4）讀取量氣管讀數(shù)時(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)為冷卻至室溫、調(diào)整量氣管至左右液面相平、平視讀數(shù)。若仰視讀取初始讀數(shù)，則讀數(shù)偏大，導(dǎo)致所測(cè)氣體的體積偏大。答案為調(diào)整量氣管至左右液面相平 偏大；

（5）①甲基橙的變色范圍為3.14.4，故達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí)，溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色。答案為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí)，溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色；

②根據(jù)信息知，反應(yīng)生成的n（CO2）=（V1×l0-3 L×0.1000molL-l-V3×10-3L×0.1000molL-1）/2=mol；mg木炭粉中所含n（C）=mol；由碳原子守恒知，所測(cè)混合氣體中N（CO）=[]mol=mol；由化學(xué)方程式C+2H2O（g）CO2+2H2，計(jì)算得H2的理論產(chǎn)量為（×2）mol=mol，則H2的產(chǎn)率為；

③通過(guò)測(cè)定洗凈后干燥的BaCO3的質(zhì)量，可得出生成 的CO2的質(zhì)量，進(jìn)一步計(jì)算出H2的產(chǎn)率。答案為測(cè)定洗凈后干燥的BaCO3的質(zhì)量；

（）裝置受熱不均勻或裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小時(shí)，容易引起倒吸。答案為缺少防倒吸裝置。