Question

19．如圖是實驗室常用的制 取氣體的裝置

（1）通過學(xué)習(xí)我們知道實驗室制取氣體時，在選擇氣體發(fā)生裝置時要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件；實驗室常用加熱無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體混合物制取甲烷氣體．通常情況下甲烷的密度比空氣小，不溶于水．可以用B裝置制取甲烷，實驗結(jié)束時，停止該實驗的正確的操作方法是先將導(dǎo)氣管從水槽中取出，再撤去酒精燈．
（2）實驗室用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，應(yīng)選用的實驗裝置是A，此種收集氣體的方法叫向上排空氣法．檢驗二氧化碳是否收集滿的方法是將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則證明已滿．                           
該 反應(yīng) 的化學(xué)方程式是CaO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑實驗室不用碳酸鈉代替大理石作反應(yīng)原料的原因是因為碳酸鈉與酸反應(yīng)速率較快，不易控制．用C裝置將制取的CO₂ 通入紫色石蕊試液中，觀察到的現(xiàn)象是紫色石蕊溶液變成紅色．
（3）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣化學(xué)反應(yīng)方程式是2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
向氣體發(fā)生裝置內(nèi)加入藥品前，應(yīng)進行的操作是檢查裝置的氣密性； 某同學(xué)在用B 裝置收集滿一瓶氧氣后，實驗時發(fā)現(xiàn)不純，原因可能是導(dǎo)管口剛有氣泡冒出就開始收集氣體（或集氣瓶事先沒裝滿水）
（4）查閱資料：鍋爐水垢的主要成分是碳酸鈣，為測定鍋爐水垢中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，向6.0g水垢樣品中逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣泡為止，共產(chǎn)生二氧化碳氣體2.2g，試計算：樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)對實驗室制取常見氣體的回顧與對比，歸納在制取氣體時選擇氣體發(fā)生裝置所依據(jù)的原則；用加熱無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體混合物制取甲烷氣體．通常情況下甲烷的密度比空氣小，不溶于水，可用向下排空氣法或排水法收集，發(fā)生裝置屬于固體加熱型，故選B裝置，停止實驗時要先移導(dǎo)管后熄燈，防止水倒吸引起試管炸裂；
（2）實驗室用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，屬于固液常溫型，二氧化碳密度比空氣大且能溶于水，所以用向上排空氣法收集，故選A裝置，并據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式，驗滿二氧化碳的方法是將燃著的木條放于集氣瓶口，觀察木條是否復(fù)燃進行判斷；碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)速度太快，不利于氣體收集；二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸可使紫色石蕊試液變紅；
（3）據(jù)高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)原理書寫方程式；制取氣體的裝置在實驗前要檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，并據(jù)排水法收集氣體分析解答；
（4）據(jù)二氧化碳的質(zhì)量和反應(yīng)方程式可計算出碳酸鈣的質(zhì)量，進而計算碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）通過學(xué)習(xí)可知：選擇氣體的發(fā)生裝置時通常要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件；用加熱無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體混合物制取甲烷氣體．通常情況下甲烷的密度比空氣小，不溶于水，可用向下排空氣法或排水法收集，發(fā)生裝置屬于固體加熱型，故選B裝置，停止實驗時要先移導(dǎo)管后熄燈，防止水倒吸引起試管炸裂；
（2）實驗室用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，屬于固液常溫型，二氧化碳密度比空氣大且能溶于水，所以用向上排空氣法收集，故選A裝置；反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；驗滿二氧化碳的方法是將燃著的木條放于集氣瓶口，觀察木條是否復(fù)燃進行判斷；實驗室選用石灰石而不選用碳酸鈉制取二氧化碳，是考慮到碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)過于劇烈，產(chǎn)生氣體速率太快，不易于控制；若把二氧化碳通入紫色石蕊試液，二氧化碳與試液中的水形成的碳酸能使紫色石蕊變紅；
（3）加熱分解高錳酸鉀生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；制取氣體的裝置在實驗前要檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；某同學(xué)在用B 裝置收集滿一瓶氧氣后，實驗時發(fā)現(xiàn)不純，原因可能是導(dǎo)管口剛有氣泡冒出就開始收集氣體或集氣瓶事先沒裝滿水，集氣瓶內(nèi)混入了空氣；
（4）設(shè)樣品中碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                   2.2 g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{2.2g}$
   x=5 g
∴水垢樣品中CaCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{5g}{6.0g}$×100%≈83.3%
故答案為：
（1）反應(yīng)物的狀態(tài)；     反應(yīng)條件；    B；     先將導(dǎo)氣管從水槽中取出，再撤去酒精燈；
（2）A；     向上排空氣法；      將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則證明已滿；    CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；    
     因為碳酸鈉與酸反應(yīng)速率較快，不易控制；        紫色石蕊溶液變成紅色；
（3）2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；     檢查裝置的氣密性；導(dǎo)管口剛有氣泡冒出就開始收集氣體（或集氣瓶事先沒裝滿水）；
（4）答：水垢樣品中CaCO₃的質(zhì)量分數(shù)為83.3%．

點評 熟練掌握常見氣體的實驗室制取，并理解制取操作中注意事項的原因，掌握化學(xué)方程式的計算等知識，是解答此題的關(guān)鍵．