Question

12．實驗是實現(xiàn)科學(xué)探究的重要途徑，請回答以下有關(guān)化學(xué)實驗的問題：
（1）儀器X的名稱是鐵架臺．
（2）過氧化鈉（Na₂O₂）是一種淡黃色粉末，在通常情況下能分別與CO₂、H₂O、HCI發(fā)生反應(yīng)，生成O₂．為了驗證CO₂跟Na₂O₂反應(yīng)生成的氣體是O₂，某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計了圖中所示裝置．

①用A裝置制得的CO₂中�；煊蠬₂O和HCI氣體，設(shè)計B、C裝置的目的是凈化CO₂氣體，其中B裝置可用化學(xué)方程式表示為NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，C裝置瓶內(nèi)的液體是濃硫酸（或濃H₂SO₄）．
②E裝置中氫氧化鈉溶液的作用是吸收沒有反應(yīng)的CO₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaHO+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
③如何驗證CO₂和Na₂O₂反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是O₂？
（3）硫酸銅常用作農(nóng)業(yè)殺蟲劑，如圖是利用含鐵廢銅材料生產(chǎn)硫酸銅的工藝．

反應(yīng)③的化學(xué)方程式為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；途徑Ⅱ中，Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，從環(huán)保和經(jīng)濟的角度分析，對比途徑Ⅰ、Ⅱ，途徑Ⅰ的優(yōu)點是不產(chǎn)生有害氣體（寫一條）．
（4）某化學(xué)興趣小組為測定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進行了如下實驗探究：取5g石灰石樣品放入燒杯中，加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣泡為止（雜質(zhì)不溶于水，也不與稀鹽酸反應(yīng)），放出二氧化碳氣體質(zhì)量與加入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系如圖所示．計算：該石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗室常用儀器解答：
（2）通過已知條件可知，B、C裝置的目的是凈化CO₂氣體，C裝置的作用是干燥作用，E裝置中氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水．氧氣是用帶火星的木條檢驗．
（3）反應(yīng)③則應(yīng)是黑色固體氧化銅與稀硫酸得到硫酸銅而發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)進行分析；根據(jù)途徑II中產(chǎn)生二氧化硫氣體不但會產(chǎn)生污染，而且會使部分硫酸因轉(zhuǎn)化成二氧化硫而造成轉(zhuǎn)化率不高進行分析；
（4）根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸鈣的質(zhì)量，可求出石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：
（1）根據(jù)實驗室常用儀器可知：X是鐵架臺；
（2）①設(shè)計B、C裝置的目的是凈化CO₂氣體，二氧化碳是用澄清的石灰水檢驗，用氫氧化鈉溶液吸收，用濃硫酸干燥．故B是除去CO₂氣體中的氯化氫；反應(yīng)的方程式為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；C裝置瓶內(nèi)的液體是濃硫酸（或濃H₂SO₄）； 
②氫氧化鈉溶液的作用是吸收沒有反應(yīng)的CO₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHO+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
③用帶火星的木條伸入集氣瓶中，木條復(fù)燃，證明是氧氣．故答案為：將帶火星的木條靠近E裝置中導(dǎo)氣管的出口處；
（3）反應(yīng)③所發(fā)生的反應(yīng)是氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，化學(xué)方程式為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
通過分析題中的反應(yīng)流程，可以看出流程Ⅱ會產(chǎn)生二氧化硫，二氧化硫會污染空氣，所以對比途徑I，Ⅱ，途徑I的優(yōu)點有：不產(chǎn)生有害氣體；
（4）據(jù)圖象可知：該樣品最多與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳1.76g；
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x，生成的氯化鈣質(zhì)量為y
    CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
     100                  44
      x                   1.76g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{1.76g}$
x=4g
該石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4g}{5g}$×100%=80%
故答案為：
（1）鐵架臺
（2）①NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；濃硫酸（或濃H₂SO₄）； 
②2NaHO+CO₂=Na₂CO₃+H₂O
③將帶火星的木條靠近E裝置中導(dǎo)氣管的出口處；
（3）CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O   不產(chǎn)生有害氣體
（4）該石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%；

點評 本考點屬于實驗探究題，考查了過氧化鈉的有關(guān)性質(zhì)和變化的規(guī)律，還考查了反應(yīng)裝置、除雜裝置和干燥裝置等，綜合性比較強．既有實驗過程的探究，又有結(jié)論的探究．首先提出問題、作出假設(shè)，然后設(shè)計實驗方案、進行實驗，最后得出正確的結(jié)論，要注意實驗現(xiàn)象的描述和化學(xué)方程式的配平．本考點主要出現(xiàn)在實驗題中．