Question

8．如圖所示為實驗室中常見氣體的制備、干燥、收集和性質實驗的部分儀器，某校化學興趣小組的同學欲用它們完成如下探究實驗．試根據題目要求回列問題：

（1）第一組的同學以過氧化氫溶液為原料（MnO₂ 為催化劑），在實驗室中制備并收集一瓶干燥的氧氣．
①所選儀器的連接順序為AEF（填寫裝置序號字母）．
②儀器A中所發生反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
③收集氣體時，導氣管要伸到集氣瓶底部，目的是排凈空氣，使收集到的氣體更純凈．
（2）第二組的同學欲用含少量二氧化碳的一氧化碳氣體，測定赤鐵礦石中氧化鐵的含量（雜質不參加反應）．
所選儀器的連接順序為：混合氣體→B₁→E→D→B₂→C．試回答下列問題：（假設過程中氧化鐵全部參加反應；儀器B₁、B₂吸收氣體完全．）
①儀器D中的現象為，發生的化學反應方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②若通過測量反應前后儀器B₂的質量變化，計算赤鐵礦石中氧化鐵的含量．如果不連接儀器B₁，則這樣計算出的氧化鐵含量與實際值比較將偏大（“偏小”“偏大”“基本一致”之一）．
③實驗結束后，若測得儀器B₁中溶液增加的質量與儀器D中固體減少的質量相等．那么儀器B₁與儀器B₂中溶液增加質量的最簡整數比為4：11．
④化學實驗操作的先后順序，對化學實驗的結果及安全等可能會有一定的影響．第二組同學所做實驗開始時，先點燃裝置C處酒精燈的原因是點燃尾氣，防止一氧化碳污染空氣．

Answer 1

分析 （1）以過氧化氫溶液為原料制備氧氣時，不需要加熱，濃硫酸具有吸水性，用排氣法可以收集干燥的氣體；
（2）①一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，氧化鐵是紅色的，鐵粉是黑色的；
②根據B洗氣瓶中氫氧化鈉的質量用來吸收二氧化碳，通過測量反應前、后B洗氣瓶中氫氧化鈉的質量變化來計算氧化鐵樣品的純度，如果不連接儀器B₁，混合氣體中二氧化碳會進入B₂，B₂中二氧化碳的質量變大解答；
③根據反應前、后D處大玻璃管減少的質量即為參加反應的氧化鐵中氧元素的質量解答；
④一氧化碳有毒，不反應的一氧化碳要進行尾氣處理，防止污染大氣．

解答 解：（1）①欲在實驗室中制備并收集干燥的氧氣，所選儀器的連接順序為A、E、F，通過A裝置，利用過氧化氫溶液制取氧氣，通過E裝置中的濃硫酸干燥氧氣，再通過F裝置收集干燥的氧氣；
②過氧化氫在催化劑的催化作用下，能生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③氧氣的密度比空氣的大，收集氣體時，導氣管要伸到集氣瓶底部的目的是便于收集到比較純凈的氣體；
（2）①一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，氧化鐵是紅色的，鐵粉是黑色的，故D中看到的現象是紅色粉末變為紅色，反應的化學方程式為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②B洗氣瓶中氫氧化鈉的質量用來吸收二氧化碳，通過測量反應前、后B洗氣瓶中氫氧化鈉的質量變化來計算氧化鐵樣品的純度，如果不連接儀器B₁，混合氣體中二氧化碳會進入B₂，B₂中二氧化碳的質量變大，則這樣計算出的氧化鐵含量與實際值比較將偏大；
③反應前、后D處大玻璃管減少的質量即為參加反應的氧化鐵中氧元素的質量，B₂裝置放的是氫氧化鈉溶液，可與一氧化碳和氧化鐵反應生成的二氧化碳充分反應，故該裝置增加的質量即是反應生成的二氧化碳的質量；二氧化碳中一個氧原子的質量就是儀器D中固體減少的質量，若儀器B₁中溶液增加的質量與儀器D中固體減少的質量相等，那么儀器B₁中溶液增加質量與儀器B₂中溶液增加質量之比為：16：44=4：11；
④一氧化碳有毒，不反應的一氧化碳要進行尾氣處理，防止污染大氣，先點燃裝置C處酒精燈的原因是防止先通入的一氧化碳污染空氣
故答案為：
（1）①A E F； ②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；③排凈空氣，使收集到的氣體更純凈；（2）①紅色固體變成黑色固體； Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；②偏大；③4：11；④點燃尾氣，防止一氧化碳污染空氣．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．