Question

（24分）下圖所示為實驗室常用的實驗裝置：

（1）寫出下列儀器名稱：a       ；b       。
（2）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣時，應選擇的發生裝置是    （填裝置的字母代號），化學方程式是    ，用雙氧水制取氧氣的化學方程式為    。
（3）實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣的化學方程式是    ，若將E裝置中收集的氫氣排出，應從   （填c或d）口通入蒸餾水。
（4）裝置C相對于裝置B在操作方面的優勢為    。
A.可以隨時加液      B.可以控制反應速率    C.可以控制反應發生與停止
同學們對美術組的環保石頭紙（主要成分為碳酸鈣，加入適量聚乙烯和少量膠合劑）展開探究：
[拓展實驗一] 探究影響石頭紙與鹽酸反應快慢的因素
（5）甲、乙兩同學設計實驗如下：

	甲	乙
實驗過程
現象	試管①、②、③中產生氣泡快慢的順序為： ①＞②＞③。
分析結論	Ⅰ 碳酸鈣與稀鹽酸反應的化學方程式為       Ⅱ 對比甲同學實驗①②可知，       ，化學反應的速度越快； Ⅲ 對比甲同學實驗  （填實驗序號）可知，反應物的接觸面積越大，反應速率越。 Ⅳ 乙同學的實驗中，數據記錄紙上應該連續記錄的實驗數據是    和   。

[拓展實驗二] 測定石頭紙中碳酸鈣的質量分數
（6）甲組同學的方法是：（同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和。）
將樣品與稀鹽酸反應，測定反應后生成CO₂的體積，再換算為質量，最后根據CO₂的質量求出樣品中碳酸鈣的質量。下圖(Ⅰ)為石頭紙與稀鹽酸反應的裝置，圖（Ⅱ）用于測量CO₂的體積。

① 連接儀器，夾緊彈簧夾，向a中加入一定量的水，如果a、b中有穩定的高度差，說明：裝置（I）氣密性   （選填“良好”或“漏氣”）
② 圖（Ⅱ）裝置中油層的作用是_  ；
③ 反應停止后，  （填序號）可使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，此時排出水的體積即為生成二氧化碳的體積。
A. 水平移動量氣管         B.上下移動量氣管       C. 封閉量氣管
(7) 乙組同學的實驗方法是：均勻稱取四份樣品分別和稀鹽酸反應，用電子天平及有關裝置，得出二氧化碳質量，實驗數據記錄如下表。（其他物質既不溶于水也不跟酸反應）

	第一份	第二份	第三份	第四份
取樣品質量(g)	6.25	6.25	6.25	6.25
取稀鹽酸的體積(mL)	10.0	20.0	30.0	40.0
產生氣體的質量(g)	0.88	1.76	2.20	m

通過對數據的分析和比較，回答下列有關問題：
① 在第1份樣品的實驗中，    完全反應了。
② m為    
③ 石頭紙樣品中碳酸鈣的質量分數是多少？（請寫出計算過程，4分）    
④ 請在坐標圖中畫出在6.25 g樣品中加入稀鹽酸的體積與產生氣體質量的關系圖。    

Answer 1

（1）a酒精燈，b長頸漏斗
（2）A 2KMnO₄K₂MnO₄ +MnO₂+O₂↑  2H₂O₂ 2H₂O＋O₂↑
（3）Zn + H₂SO₄ ="=" ZnSO₄ + H₂↑  d
（4） C
(5)ⅠCaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑   Ⅱ鹽酸越濃（溶質質量分數越大） Ⅲ ②③ 快
Ⅳ時間（計時器示數），錐形瓶及藥品的質量（電子天平示數）或CO₂質量
（6）①良好 ②防止CO₂溶于水、與水反應或隔絕CO₂與水 ③ B
（7）①鹽酸（HCl）②2.20 ③80%
④  

試題分析：（1）根據實驗常用儀器回答，圖中儀器a的名稱是酒精燈，b是長頸漏斗。
（2）根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置，實驗室用固體高錳酸鉀加熱分解制取氧氣，故屬于“固體加熱型”，故制取裝置應選A；加熱高錳酸鉀分解制取氧氣的同時，還生成了錳酸鉀、二氧化錳，故反應的化學方程式是2KMnO₄ K₂MnO₄ +MnO₂ + O₂↑；雙氧水在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣，故反應的化學方程式為2H₂O₂2H₂O＋O₂↑
（3）鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，故反應的化學方程式是Zn + H₂SO₄=ZnSO₄+ H₂↑，由于氫氣的密度比空氣小，應用向下排空氣法收集，故氫氣應從d端進入，把集氣瓶內的空氣向下從c壓出。
（4）裝置C相對于裝置B多了一個多孔的塑料片，當關閉止水夾后，大量的氫氣因無法排出而使試管內的壓強增大，可將液體壓入長頸漏斗，而試管內的酸液則降至塑料片以下，固液體分離，反應停止；打開止水夾，液體進入試管，固液體重新接觸，反應繼續進行，產生氫氣，即能隨開隨用、隨關隨停。故選C
（5）Ⅰ 碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，故反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；      
Ⅱ對比實驗①②，只有所用鹽酸的濃度不同，故可得出反應物的濃度越大，化學反應的速度越快；
Ⅲ對比實驗②③，反應物的接觸面不同（一個為粉末，一個為團狀），可知，反應物的接觸面積越大，化學反應的速度越快；
Ⅳ根據操作示意圖，實驗過程中對錐形瓶內所剩余物質的質量進行稱量，由此得到反應時間與放出二氧化碳的質量關系，即連續記錄的實驗數據是：電子天平示數（或錐形瓶體系質量）和計時器示數（或反應時間）。
（6）①根據題意，a、b中有穩定的高度差，說明試管內壓強大于外界大氣壓，即說明氣密性良好；
②由于二氧化碳能溶于水，且隨壓強增大而溶解的量變大，故油層能防止CO₂溶于水、與水反應；
③若使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，根據物理壓強平衡的原理，只要使兩側的液面齊平即可，故選B。
（7）①通過第1份和第2份比較可以發現，當稀鹽酸的質量增加時，氣體的質量也在增加，說明第1份中碳酸鈣沒有完全反應，則稀鹽酸完全反應；
②第1份放出二氧化碳的質量0.88g，說明每加入10g稀鹽酸與碳酸鈣完全反應，產生二氧化碳的質量為0.88g；第2份加入20g鹽酸，是第一份稀鹽酸質量的2倍，產生二氧化碳的質量為1.76g，也正是第一份產生氣體質量的2倍；而第三份加入30g鹽酸，是第一份稀鹽酸質量的3倍，產生二氧化碳的質量為2.2g，小于第一份產生氣體的質量的3倍（0.88g×3=2.56g），說明碳酸鈣此時完全反應，稀鹽酸有剩余，則第四份的鹽酸不反應，故m的值為2.2；
③解：設6.25g 樣品中CaCO₃的質量為x。
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                44
x                   2.2g  
100:44= x:2.2g
解得，x=5g
則CaCO₃的質量分數為= ×100% ="80%"
④找出起點、最大值、折點、曲線的走勢，畫出圖象即可。  

點評：本題是一道綜合實驗題，是課本實驗的有效延伸，除了要求學生要具備扎實的基礎知識和基本實驗技能之外，還要有較強的識圖能力和數據分析能力，和對于科學實驗的實事求是的精神，能夠綜合分析和解決實際問題，這也是正確解答此類題的關鍵。