Question

【題目】某課外興趣班同學(xué)用圖甲實驗裝置進行如下實驗。(試劑均足量，假設(shè)各步反應(yīng)均完全，裝置可重復(fù)使用，部分夾持裝置已省略，組合裝置氣密性良好。)

（探究一）甲組同學(xué)利用A裝置制備O2，并利用制得的O2驗證B中的黑色粉末是否炭粉。

(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。

(2)為完成此實驗，除用裝置A、B外，還需要C裝置，該裝置中應(yīng)盛___________(填藥品名稱)，該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。

（探究二）乙組同學(xué)利用圖甲裝置改裝成了圖乙裝置，A裝置燒瓶內(nèi)儲存的氣體可能是CO、CO2、CH4中的一種或幾種，為確定燒瓶內(nèi)氣體的成分，乙組同學(xué)進行如下實驗：

資料：CH4與CuO在加熱條件下反應(yīng)，生成一種金屬單質(zhì)、二氧化碳和水．

Ⅰ．裝置B的玻璃管中盛入足量的CuO固體；

Ⅱ．將3.0g足量的NaOH濃溶液通過分液漏斗滴入燒瓶中，充分反應(yīng)；

Ⅲ．按A→C→B→C→…的順序連接成裝置圖乙，打開K1，從K1處通入氮氣，再打開K2，加熱B裝置中足量的CuO固體，充分反應(yīng)(反應(yīng)前裝置內(nèi)空氣已排盡)；

Ⅳ．反應(yīng)結(jié)束后，測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，B裝置中固體的質(zhì)量減少了0.48g，第二個C裝置的質(zhì)量增加了0.18g．

(3)寫出CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

(4)兩個裝置C中試劑應(yīng)相同，第一個裝置C中試劑的作用是________，通過數(shù)據(jù)分析，燒瓶中氣體的成分是_______。

（探究三）丙組同學(xué)利用圖甲裝置改裝成了圖丙裝置，實驗時通入足量的CO，對“氧化鐵和銅粉”混合物進行了一系列的探究。

(5)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________，該實驗的一個明顯缺陷是___________。

(6)最后該組同學(xué)還對玻璃管內(nèi)剩余的固體按下圖流程進行探究：

①有色溶液B中的溶質(zhì)有__________(填化學(xué)式)；固體X中銅的質(zhì)量分數(shù)是___________。

②將2.8g鐵加入100g稀鹽酸中恰好完全反應(yīng)，求反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)___________(寫出計算過程)

Answer 1

【答案】 澄清石灰水 CO2+ Ca(OH)2 =CaCO3↓+ H2O CH4+4CuO 4Cu++CO2↑+2H2O 吸收水蒸氣 CO、CO2、CH4 沒有處理尾氣 FeCl2、HCl 26.3% 6.2%

【解析】

(1)固液常溫反應(yīng)制取氧氣，是用過氧化氫與二氧化錳制取氧氣，所以A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。

(2)碳粉充分燃燒生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。為驗證B中的黑色粉末是否炭粉，除用裝置A、B外，還需要C裝置，該裝置中應(yīng)盛放澄清石灰水，該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

(3)CH4與CuO在加熱條件下反應(yīng)，生成一種金屬單質(zhì)、二氧化碳和水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH4+4CuO 4Cu++CO2↑+2H2O。

(4)兩個裝置C中試劑應(yīng)相同，應(yīng)該是濃硫酸，第一個裝置C中試劑的作用是吸收水蒸氣。反應(yīng)前，向燒瓶內(nèi)滴入3.0g足量的NaOH濃溶液，反應(yīng)結(jié)束后，測得燒瓶中溶液的質(zhì)量為3.1g，說明氣體中含有二氧化碳，第二個C裝置增加了0.18g，說明甲烷和氧化銅反應(yīng)生成了0.18g的水，設(shè)參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量是x，

= ，解得x=1.6g

1.6g氧化銅中氧元素的質(zhì)量為：1.6g×=0.32g

B裝置中固體質(zhì)量減少了0.48g，說明氧化銅中氧元素質(zhì)量減少了0.48g，進一步說明氧化銅和一氧化碳發(fā)生了反應(yīng)，并且和一氧化碳反應(yīng)的氧元素質(zhì)量為：0.48g-0.32g=0.16g，因此燒瓶中氣體的成分是CO、CO2、CH4。

(5)玻璃管內(nèi)是氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，尾氣中含有一氧化碳氣體，該實驗的一個明顯缺陷是沒有處理尾氣。

(6)有色溶液是鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成的氯化亞鐵溶液，B中的溶質(zhì)有反應(yīng)生成的氯化亞鐵和過量的氯化氫。設(shè)反應(yīng)后玻璃管內(nèi)剩余的固體中鐵的質(zhì)量是y，

=，解得y=11.2g

固體C是銅，銅的質(zhì)量是4g，固體X中銅的質(zhì)量分數(shù)是：×100%≈26.3%

②將2.8g鐵加入100g稀鹽酸中恰好完全反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)后生成氯化亞鐵的質(zhì)量是z，生成氫氣的質(zhì)量是w。

=，解z=6.35g，=，解得w=0.1g

反應(yīng)后溶液溶液的質(zhì)量是：2.8+100g-0.1g=102.7g

反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：×100%≈6.2%