Question

17．如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的幾種裝置，請(qǐng)分析并回答下列問(wèn)題：

（1）用A裝置可制取的氣體是氧氣，化學(xué)反應(yīng)方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（2）B、C兩裝置都可用作實(shí)驗(yàn)室制取O₂、H₂或CO₂的發(fā)生裝置，寫出用此兩裝置制取其中一種氣體的化學(xué)方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）C裝置是在B裝置基礎(chǔ)上增加隔離銅絲網(wǎng)改進(jìn)而來(lái)的，它的優(yōu)點(diǎn)是可以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止．在實(shí)驗(yàn)室制取CO₂時(shí)，若隔離網(wǎng)改用鋁絲做成，那么產(chǎn)生的后果是生成的氣體不純，其原因是：鋁能與鹽酸反應(yīng)生成了氫氣，說(shuō)明金屬活動(dòng)性Cu＜Al（選填“＞“、“＜”或“=“）
（4）該研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)用H₂O₂分解生成O₂的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)也可用Fe₂O₃代替MnO₂，且用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需時(shí)間如下表：

時(shí)間     濃度 條件	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入a g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入a g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

MnO₂、Fe₂O₃在上述反應(yīng)中的作用是做催化劑．從上表能得出的結(jié)論有①催化劑相同時(shí)，H₂O₂溶液的濃度越大反應(yīng)越快．②不同的催化劑，催化的效果不同．
（5）小童同學(xué)在使用“除垢凈”去除熱水瓶中的水垢時(shí)，發(fā)現(xiàn)有大量的氣泡產(chǎn)生．聯(lián)想水垢的主要成分是碳酸鈣，小明猜想“除垢凈”的成分中可能有酸．
①為證實(shí)自己的猜想，小童從家中又找來(lái)兩類不同的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一：將廢鋅皮（或鐵釘?shù)龋┓湃搿俺�垢凈”中，有大量氣泡產(chǎn)生；
實(shí)驗(yàn)二：將生銹鐵釘放入到“除垢凈”中，鐵銹消失且溶液顏色逐步變?yōu)辄S色．
經(jīng)實(shí)驗(yàn)，小童得出“除垢凈”的有效成分中一定有酸的結(jié)論．
②小童想試制一瓶“除垢凈”，你認(rèn)為鹽酸、硫酸這兩種酸中的鹽酸更合適，理由是硫酸與水垢反應(yīng)生成微溶的硫酸鈣，除垢不徹底，使用鹽酸配制“除垢凈”更安全．
③結(jié)合上面對(duì)“除垢凈”的了解，在使用“除垢凈”時(shí)應(yīng)注意：去除鋁壺中的水垢時(shí)，應(yīng)控制“除垢凈”的濃度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置A是固體的加熱反應(yīng)，判斷制取的氣體；并寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式；
（2）根據(jù)制取氫氣或二氧化碳的原理寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）分析改進(jìn)裝置C的優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)金屬活動(dòng)性，評(píng)價(jià)若把“隔離銅絲網(wǎng)”改為鋁絲網(wǎng)會(huì)對(duì)制取二氧化碳產(chǎn)生什么影響；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同催化劑對(duì)反應(yīng)催化效果的不同；
（5）①根據(jù)酸能夠和活潑金屬反應(yīng)生成氫氣，能和碳酸鹽類物質(zhì)反應(yīng)二氧化碳，進(jìn)行分析解答．
②根據(jù)硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水進(jìn)行分析解答．
③酸與活潑金屬能反應(yīng)，防止過(guò)量的鹽酸與水垢反應(yīng)后，再與鋁反應(yīng)；酸溶液有腐蝕性，據(jù)此進(jìn)行分析解答．

解答 【解答】解：（1）裝置A適用于對(duì)固體加熱而制取氣體，因此，此裝置可用來(lái)加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣，反應(yīng)的方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（2）實(shí)驗(yàn)室常用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）裝置C增加了隔離固體與液體藥品的銅絲網(wǎng)，可使固體與液體反應(yīng)物根據(jù)需要隨時(shí)接觸而進(jìn)行反應(yīng)，隨時(shí)分離而停止反應(yīng)的發(fā)生；若把銅絲網(wǎng)改為鋁絲網(wǎng)，由于鋁能與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，會(huì)使所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w中混有氫氣而不純凈；鋁能和鹽酸反應(yīng)說(shuō)明鐵比氫活潑，銅不和鹽酸反應(yīng)說(shuō)明銅沒有氫活潑，所以說(shuō)鋁比銅活潑；
（4）由表格中的收集知，兩種物質(zhì)都是加快過(guò)氧化氫分解的催化劑；同樣使用ag二氧化錳做催化劑時(shí)，隨過(guò)氧化氫濃度有增加，收集同樣體積氧氣所需要的時(shí)間在減少，不同的催化劑，催化的效果不同，收集相同體積的氧氣所用的時(shí)間不同；
（5）①根據(jù)酸的性質(zhì)：能與活潑的金屬反應(yīng)生成氫氣、能與碳酸鈉等反應(yīng)生成二氧化碳、能與金屬氧化物等反應(yīng)，且上述物質(zhì)屬于不同類物質(zhì)，符合要求．因此可取少量待測(cè)液，加入廢鋅皮（或鐵釘?shù)龋�，有大量氣泡產(chǎn)生；或加入純堿產(chǎn)生大量氣泡，或?qū)⑸�銹鐵釘放入到“除垢凈”中，鐵銹消失且溶液顏色逐步變?yōu)辄S色；可說(shuō)明“除垢凈”的有效成分中一定有酸．
②鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的氯化鈣易溶于水，而硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，影響除垢的效果，且鹽酸是胃液的成分之一，配制“除垢凈”更安全，故選用鹽酸合適．
③“除垢凈”的成分是鹽酸，鹽酸能與活潑金屬反應(yīng)，當(dāng)除去鋁壺中的水垢時(shí)要注意控制酸溶液的量，防止過(guò)量的鹽酸與水垢反應(yīng)后，再與鋁反應(yīng)，造成水壺腐蝕；酸液有腐蝕性，還要注意不要滴到手上或衣服上、防止腐蝕、除垢后要將“除垢凈”沖洗干凈等．
故答案為：（1）氧氣，2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；（30可隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止；制得的氣體不純；2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；＜；（3）做催化劑、催化劑相同時(shí)，H₂O₂溶液的濃度越大反應(yīng)越快．（5）①（1）實(shí)驗(yàn)一：將廢鋅皮（或鐵釘?shù)龋┓湃搿俺�垢凈”中，有大量氣泡產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)二：將生銹鐵釘放入到“除垢凈”中，鐵銹消失且溶液顏色逐步變?yōu)辄S色；②鹽酸；硫酸與水垢反應(yīng)生成微溶的硫酸鈣，除垢不徹底，使用鹽酸配制“除垢凈”更安全（其它合理答案也可）；③去除鋁壺中的水垢時(shí)，應(yīng)控制“除垢凈”的濃度（或不要滴到手上或衣服上、防止腐蝕，除垢后要將“除垢凈”沖洗干凈等其它合理答案均可）．

點(diǎn)評(píng) 本題有一定難度，綜合性較強(qiáng)，聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際考查了氣體的制取、利用酸的化學(xué)性質(zhì)等解決實(shí)際問(wèn)題的能力．