Question

19．某探究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計如圖1所示裝置分別進行如下探究實驗，請回答下列問題：

實驗	藥品	制取氣體	量氣管中的液體
Ⅰ	Cu、稀HNO3		H2O
Ⅱ	NaOH固體、濃氨水	NH3
Ⅲ	鎂鋁合金、足量NaOH溶液	H2	H2O

（1）實驗I通過收集并測量NO氣體的體積來探究銅樣品的純度，有的同學(xué)認(rèn)為該實驗設(shè)計不可行，主要原因是NO會與裝置中空氣反應(yīng)，生成NO₂溶于水，使測得的NO氣體體積不準(zhǔn)；
（2）實驗Ⅱ中量氣管中的液體最好是C（填字母編號，下同）
A．NaOH溶液          B．氨水           C．煤油            D．氯化銨溶液
實驗剩余的NH₃需吸收處理，以下各種尾氣吸收裝置如圖2中，不能防止倒吸的是BE；
（3）①寫出實驗Ⅲ中涉及的離子反應(yīng)方程式2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
②反應(yīng)前，先對量氣管進行第一次讀數(shù)．讀數(shù)時，應(yīng)注意的操作是保持裝置B與裝置C液面相平，并使視線與凹液面最低處相平；反應(yīng)后，待裝置溫度冷卻到室溫時，再對量氣管進行第二次讀數(shù)．實驗前，如拆去導(dǎo)管D，測得的氣體體積將偏大（填“偏大”、“偏小”、或“無影響”）．
③實驗Ⅲ在25℃、1.01×10⁵Pa條件下獲得以下數(shù)據(jù)：

編號	鎂鋁合金質(zhì)量	量氣管第一次讀數(shù)	量氣管第二次讀數(shù)
①	1.0g	10.0mL	376.6mL
②	1.0g	10.0mL	364.7mL
③	1.0g	10.0mL	377.0mL

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計算出鎂鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.9%．

Answer 1

分析 （1）實驗Ⅰ裝置中有空氣，一氧化氮與空氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮溶于水；
（2）氨氣極易溶于水，量氣管中的液體應(yīng)該不含水且不與氨氣反應(yīng)，最好用煤油；極易溶于水的氣體，若吸收時導(dǎo)管伸入水中，由于氣體溶于水，導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強急劇降低，外界大氣壓壓著液體進入，產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象；
（3）①鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
②在對量氣管進行每一次讀數(shù)時，都應(yīng)注意保持裝置B與裝置C液面相平，并使視線與凹液面最低處相平；實驗前，如拆去導(dǎo)管D，流下的液體會占據(jù)來之不易的體積，使得測得的氣體體積將偏大；
③實驗Ⅲ，鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，根據(jù)量氣管的第二次讀數(shù)-第一次讀數(shù)=生成氫氣的體積，求出生成氫氣的平均值，再求出合金中鋁的質(zhì)量，最后計算出鎂鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮可與水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸；裝置Ⅰ中有空氣，一氧化氮會與裝置中的空氣反應(yīng)，生成的二氧化氮溶于水并與水反應(yīng)，使測得的一氧化氮體積不準(zhǔn)，所以不可以通過實驗I收集并測量NO氣體的體積來探究銅樣品的純度，
故答案為：NO會與裝置中空氣反應(yīng)，生成NO₂溶于水，使測得的NO氣體體積不準(zhǔn)；
（2）氨氣為堿性氣體，極易溶于水，量氣管中的液體應(yīng)該不含水且不與氨氣反應(yīng)，濃NaOH溶液、氨水、氯化銨溶液中含有水，氨氣被水吸收，而氨氣不溶于煤油，所以量氣管中液體最好是煤油，故選C；
A、對于極易溶于水的氣體，吸收裝置中的導(dǎo)管外聯(lián)雙球狀導(dǎo)管內(nèi)伸入到液體中，液體進入雙球內(nèi)，防止進入前端裝置，能防止倒吸，故A正確；
B、吸收裝置中的導(dǎo)管下聯(lián)漏斗，漏斗口伸入液面以下，易吸收易溶性氣體，不能防止倒吸，故B錯誤；
C、對于極易溶于水的氣體，吸收裝置中的導(dǎo)管與干燥管連接，當(dāng)水進入干燥管內(nèi)，燒杯內(nèi)液面下降低于導(dǎo)管口，液體又流落到燒杯中，能防止倒吸，故C正確；
D、氨氣極易溶于水，不溶于四氯化碳，所以導(dǎo)管通入四氯化碳中，氣泡向上到水層溶解，能防止倒吸，故D正確；
E、氨氣極易溶于水，導(dǎo)管插入溶液中形成噴泉，進氣管在燒瓶口，液體經(jīng)進氣管倒流入前端裝置，產(chǎn)生倒吸，故E錯誤；
F、氨氣極易溶于水，導(dǎo)管插入溶液中形成噴泉，進氣管在燒瓶底部，液體不能流入前端裝置，能防止倒吸，故F正確；
所以能防倒吸的吸收裝置有acdf，不能防倒吸的為BE，
故答案為：C； BE；
（3）①鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子反應(yīng)方程式2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
②在對量氣管進行每一次讀數(shù)時，都應(yīng)注意保持裝置B與裝置C液面相平，并使視線與凹液面最低處相平；實驗前，如拆去導(dǎo)管D，流下的液體會占據(jù)來之不易的體積，使得測得的氣體體積將偏大，
故答案為：保持裝置B與裝置C液面相平；偏大；
③第2次測量數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)該舍棄，鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣的體積為：$\frac{（376.6-10.0）+（377.0-10）}{2}$=366.8mL=0.3668L，
設(shè)生成0.3668L氫氣，需鋁的質(zhì)量為x
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
54g                    3×24.5L
x                       0.3668L
則：x=$\frac{54g×0.3668L}{3×24.5L}$=0.269g，
鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.269g}{1.0g}$×100%=26.9%，
故答案為：26.9%．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計方法，題目難度中等，明確常見物質(zhì)的性質(zhì)及實驗操作基本方法為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．