Question

20．根據下列實驗裝置圖，回答有關問題．

（1）圖中標有①的儀器名稱是鐵架臺．
（2）實驗室用氯酸鉀和二氧化錳制氧氣，反應的化學方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，若要獲得較純凈氧氣，應選擇的裝置組合是BE．
（3）實驗室用A裝置制備氫氣，且產生的氣體中不含酸性雜質氣體，則試劑X常用稀硫酸，用F裝置收集氫氣，導管口a應與c（選填“b”或“c”）相連．
（4）興趣小組的同學設計了如圖1、圖2所示裝置進行實驗來探究濃硫酸能否與Cu反應．結果實驗現象相同--加熱后銅片上有氣泡，溶液逐漸變成了藍色，石蕊試液變紅，說明濃硫酸能與Cu反應．

請回答：①同學們猜想生成的氣體可能是SO₂、O₂、H₂中的一種或幾種．你認為他們猜想的依據是質量守恒定律（或化學反應前后元素的種類不變）．
②石蕊試液變紅說明生成的氣體中有SO₂（或二氧化硫），后經驗證沒有另兩種氣體生成．
③在圖1裝置中，“蘸有濃堿液的棉花”的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣．
④比較兩實驗裝置，圖2裝置的優點是能控制反應的發生與停止、能防止倒吸
⑤請根據以上信息寫出濃硫酸與Cu反應的化學反應方程式Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室常用儀器分析回答；
（2）根據氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣，該反應的反應物是固體，反應條件是加熱，排水法收集的氧氣純凈，排空氣法收集的氧氣干燥，進行分析；
（3）根據鹽酸有揮發性，氫氣密度比空氣小進行分析；
（4）①根據質量守恒定律化學反應前后元素的種類不變猜想生成的氣體；
②結合猜想中的氣體，對實驗中現象進行分析，對氣體組成做出判斷；
③觀察裝置中蘸有濃堿液的棉花的放置位置，利用堿液的性質，對其作用進行推斷；
④根據裝置特點分析其優越性；
⑤根據現象推導生成物質，據反應物、生成物書寫化學方程式．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，①是鐵架臺；
（2）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣，化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，該反應的反應物是固體，反應條件是加熱，所以應選擇的發生裝置是B，排水法收集的氧氣純凈，排空氣法收集的氧氣干燥，氧氣不易溶于水，所以應選擇的收集裝置是E；
（3）鹽酸有揮發性，金屬和酸反應放熱，溫度升高會揮發出部分氯化氫氣體，所以實驗室用A裝置制備氫氣，且產生的氣體中不含酸性雜質氣體，則試劑X常用稀硫酸，用F裝置收集氫氣，氫氣密度比空氣小，故導管口a應與c相連，從短管進氣，將空氣擠壓到 集氣瓶底部排出；
（4）①根據質量守恒定律化學反應前后元素的種類不變，猜想生成的氣體可能是SO₂、O₂、H₂中的一種或幾種；
②石蕊遇酸變紅，觀察到石蕊變紅，說明氣體遇水可形成酸性溶液，三種氣體中只有二氧化硫溶于水溶液顯酸性，因此，判斷氣體中含有二氧化硫；
③二氧化硫能與堿溶液發生反應，所以放置于管口蘸有濃堿液的棉花是為了吸收二氧化硫，防止造成空氣污染；
④比較兩實驗裝置，圖2裝置可通過抽動銅絲控制反應的發生和停止，反應結束后可將AB連接的膠皮管分離，防止液體倒吸；
⑤由現象可知：加熱后溶液逐漸變成了藍色，說明反應生成了硫酸銅溶液，且由實驗探究可知生成了二氧化硫氣體，據反應前后元素種類不變可知反應還生成水，反應的化學反應方程式為Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：（1）鐵架臺；
（2）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；BE；
（3）稀硫酸；c；
（4）①質量守恒定律（或化學反應前后元素的種類不變）；
②SO₂（或二氧化硫）；
③吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣；
④能控制反應的發生與停止、能防止倒吸；
⑤Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

點評 本題既涉及氣體的裝置選取、反應原理、常用儀器，又涉及從信息中獲取新知識并運用該知識分析問題，思維難度較大，綜合性較強，處理時應注意知識的遷移與類比，結合題意細心分析解答．