Question

7．如圖1所示，某學習小組圍繞“氣體的實驗室制取”進行研討，請你參與完成下面的問題．

（1）如圖①裝置制取氣體的適用條件是反應物是固體，反應需要加熱．
（2）圖③裝置相比圖②裝置的主要優點是能隨時控制反應的開始和結束．
（3）實驗室主要鋅粒與稀H₂SO₄反應制取H₂，該反應的化學方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
（4）實驗室若用圖④裝置收集NH₃，氣體應從b端通入．（填字母）
（5）為了測定銅元素的相對原子質量Ar（Cu），某同學以氫氣還原氧化銅的反應設計了：圖2中第一個裝有堿石灰的U形管的作用是吸收氫氣中的水蒸氣．若測得反應前氧化銅的質量為a g，實驗完成后第二個裝有堿石灰的U形管增加的質量為b g，則Ar（Cu）=$\frac{18a}{b}$-16．（用a、b表示）

（6）請寫出利用裝置②制取O₂的化學反應方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置進行分析；
（2）根據裝置內外產生的氣壓差可以控制反應的發生和停止進行分析；
（3）根據鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣進行分析；
（4）根據氨氣的密度比空氣小進行分析；
（5）根據通入硬試管中的氫氣要干燥，第一個裝有堿石灰的U形管的作用是除去氫氣中的水分；由裝置圖與實驗原理可知，第二個裝有堿石灰的U形管的作用是用于吸收反應產生的水，根據水的質量測定銅元素的相對原子質量Ar（Cu）；
（6）根據過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣進行分析．

解答 解：（1）初中所學發生裝置主要分兩種，即固體加熱型、固體和液體不加熱型．A裝置屬于固體和固體加熱裝置，反應物是固體和固體，反應條件是加熱；
（2）實驗室用大理石和稀鹽酸制取二氧化碳，發生裝置屬于固體和液體不加熱制氣體；②和③相比，③裝置中導管多了一個開關，一旦開關關閉，隨著氣體的增多，迫使液體和多孔隔板上的固體分離，導致反應停止；
（3）鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，化學方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（4）因為氨氣易溶于水，密度比空氣小，故采用向下排空氣法收集，所以從短管（b）通入，把空氣從長管排出；
（5）通入硬試管中的氫氣要干燥，第一個裝有堿石灰的U形管的作用是除去氫氣中的水分；依據H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
氧化銅的質量為ag，反應后生成水的質量為bg，令銅的相對原子質量為x，則（x+16）：18=ag：bg，解得x=$\frac{18a}{b}$-16；
（6）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故答案為：（1）反應物是固體，反應需要加熱；
（2）能隨時控制反應的開始和結束；
（3）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（4）b；
（5）吸收氫氣中的水蒸氣，$\frac{18a}{b}$-16；
（6）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

點評 本題主要考查常見氣體的發生裝置與收集裝置的探究，發生裝置依據反應物的狀態和反應條件選擇，收集裝置依據氣體的密度和溶解性選擇．