Question

11．如圖所示為實驗室中常見氣體制備、凈化、干燥、收集和進行實驗探究的部分儀器（組裝實驗裝置時，可重復選擇儀器），某化學小組的同學欲利用其進行下列各化學實驗．

（1）用鋅和稀硫酸反應制取并收集干燥的氫氣，然后進行氫氣的可燃性實驗．
①制取氫氣所發生反應的化學方程式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑．
②進行氫氣的可燃性試驗，點燃氫氣前，一定要驗純．
（2）以石灰石和稀鹽酸為原料，在實驗室中制取并收集干燥、純凈的二氧化碳氣體．按照要求設計實驗裝置、連接儀器，并檢驗裝置的氣密性．
 ①所選儀器的連接順序為B→D→A→G（從左至右填寫儀器序號字母）（提示：揮發出的少量HCl氣體可用飽和碳酸氫鈉溶液吸收）．
 ②二氧化碳能夠撲滅木材著火的根本原因是下列的AC（填寫序號A、B、C、D之一）．
A．二氧化碳密度比空氣大                  
B．二氧化碳降低了可燃物的著火點
C．二氧化碳既不能燃燒，也不支持燃燒      
D．二氧化碳能與水反應
（3）以過氧化氫溶液為原料（二氧化錳作催化劑），在實驗室中制取氧氣，并對某種塑料試樣的組成元素進行分析探究實驗（資料顯示該塑料只含C、H、O三種元素），所選儀器按“B→A₁→E→A₂→C堿石灰干燥管”的順序連接，（A₁、A₂為濃硫酸洗氣瓶），實驗前檢驗裝置氣密性．使一定量的該塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒，觀察現象，收集有關實驗數據（假設發生的化學反應都充分反應）．
 ①在該裝置中，洗氣瓶A₁、A₂都吸收水分，其作用的不同之處是A₁是用來吸收氧氣中混有的水蒸氣，A₂是用來吸收塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒生成的水．
②儀器E的大玻璃管中放入的塑料試樣碎屑質量為m g，塑料試樣充分燃燒后，測得儀器A₂的質量增加a g，儀器C的質量增加b g，則在該塑料試樣中氫、碳元素的質量之比為：氫元素的質量﹕碳元素的質量=$\frac{11a}{27b}$（計算結果用含a、b的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）①根據鋅和稀硫酸反應原理書寫方程式；
②氫氣具有可燃性，點燃前一定要檢驗氣體的純度，防止發生爆炸；
（2）①制取二氧化碳可用B裝置，干燥可以用濃硫酸，而吸收氯化氫氣體可以用飽和的碳酸氫鈉溶液，收集干燥的氣體用排空氣法，可以據此來解答該題；
②根據二氧化碳的性質分析滅火的原因；
（3）①根據產生的氧氣混有水蒸氣，必須干燥，并通過濃硫酸吸收生成的水蒸氣用來測定所含氫元素的 質量分析解答；
②二氧化碳能和堿石灰反應，儀器C增加的是二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量可求出二氧化碳中碳元素的質量，儀器A₂增加的質量是生成的水的質量，據水的質量可求出水中氫元素的質量．

解答 解：（1）①鋅和硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，反應方程式是Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
②氫氣具有可燃性，點燃前一定要檢驗氣體的純度，防止發生爆炸；
（2）①在實驗室中制備、收集干燥純凈的二氧化碳氣體，裝置的連接順序是：B→D→A→G，要先除雜質再干燥，二氧化碳密度比空氣大，用向上排空氣法收集；
②二氧化碳能夠撲滅木材著火的根本原因是：密度比空氣大，不能燃燒且不支持燃燒；
（3）①在該裝置中，洗氣瓶A₁、A₂都吸收水分，A₁是用來吸收氧氣中混有的水蒸氣，A₂是用來吸收塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒生成的水；
②測得儀器A₂的質量增加a g，是生成 水的質量，水中含有氫元素的質量=$\frac{2}{18}$×ag×100%=$\frac{a}{9}$g，二氧化碳能和堿石灰反應，儀器C增加的是二氧化碳的質量，二氧化碳中碳元素的質量=bg×$\frac{12}{44}$×100%=$\frac{3b}{11}$g，反應前后元素的質量不變，則在該塑料試樣中氫、碳元素的質量之比為：氫元素的質量﹕碳元素的質量=$\frac{a}{9}$g：$\frac{3b}{11}$g=$\frac{11a}{27b}$；
故答案為：（1）①Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；②驗純；
（2）①B→D→A→G； ②AC；
（3）①A₁是用來吸收氧氣中混有的水蒸氣，A₂是用來吸收塑料試樣碎屑在純氧氣中充分燃燒生成的水；②$\frac{11a}{27b}$．

點評 本題考查了常見氣體的制取、干燥、除雜、收集及反應原理的書寫、反應前后元素的質量不變等．綜合性較強，在利用氧氣的性質測定塑料的組成元素時，要注意區分各步操作的作用和目的，利用質量守恒定律進行相關問題的分析．