Question

5．根據(jù)所學的知識并結(jié)合如圖1所示儀器，回答有關(guān)問題：

（1）寫出儀器E的名稱水槽．
（2）實驗室以氯酸鉀為原料制取并收集氧氣，完成這個實驗除選用A、D、E、F和I外，還需增加的儀器是酒精燈．反應的化學方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（3）實驗室用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳，組裝一套氣體發(fā)生裝置所需的儀器是AFH（或BH、ACFG、BCG） （填字母），反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（4）實驗室獲取氮氣有很多種途徑，常見的方法有三種：
方法一：將氨氣通入灼熱的氧化銅粉末，得到純凈的氮氣和銅；
方法二：將空氣通過灼熱的銅，得到較純凈的氮氣和氧化銅粉末；
方法三：將亞硝酸鈉（NaNO₂）和氯化銨的混合溶液加熱，氮元素全部轉(zhuǎn)化為氮氣．
進行實驗時可選擇的實驗儀器如圖2所示（省略夾持裝置與加熱裝置）．
①方法一：制氮氣所需的氨氣可以用濃氨水滴加到生石灰中得到，此反應的發(fā)生裝置最好選用D（填標號）．生石灰在此反應中的作用除CaO與水反應，減少了溶劑外，另一個作用是：生石灰和水反應放熱，促使氨水揮發(fā)、分解而得到氨氣（或降低氨氣的溶解度）．
②方法二：為保證所得氮氣盡可能純凈，除了使用銅外，還可以向裝置E（填字母）中加入堿石灰（或氫氧化鈉固體）以除去其它雜質(zhì)氣體．
③方法三：制氮氣的化學方程式為：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O．
④1892年，英國科學家瑞利（Rayleigh）發(fā)現(xiàn)，采用方法二得到的氮氣在相同條件下比方法三得到的氮氣密度總是偏大5‰左右．若上述實驗設(shè)計與操作均無錯誤，且氮氣已完全干燥，請解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因方法二制得的氮氣中含有密度（或相對分子質(zhì)量）比氮氣大的稀有氣體，導致密度偏大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗室常用儀器解答；
（2）熟悉實驗室中用氯酸鉀制取氧氣所用的儀器；寫出反應的方程式；
（3）熟悉實驗室中制取二氧化碳所用的儀器；實驗室常用石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，據(jù)此寫出化學反應方程式；
（4）①根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件選擇發(fā)生裝置，對比原料及生產(chǎn)過程分析生石灰的作用：生石灰和水反應生成熟石灰，一方面消耗氨水中的水，另一方面放出的熱量促使氨水揮發(fā)、分解而得到氨氣；
②根據(jù)實驗的要求要除去空氣中多余的水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)，可以通過堿性干燥劑完成；
③根據(jù)反應物及題目的信息結(jié)合元素守恒判斷生成物寫出化學方程式；
④根據(jù)方法二得到的氮氣不純進行考慮．

解答 解：（1）根據(jù)實驗室常用儀器可知：E是水槽；
（2）如果氯酸鉀制氧氣就需要加熱．氧氣的密度比空氣的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空氣法和排水法收集．完成這個實驗除選用A、D、E、F、I外，還需增加的儀器是酒精燈；用氯酸鉀制取氧氣，反應的化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（3）實驗室制取CO₂，是在常溫下，用大理石或石灰石和稀鹽酸制取的，碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，因此不需要加熱，反應容器可用試管、則還須鐵架臺固定，也可用錐形瓶作為反應容器，及導管，雙孔塞還需長頸漏斗；
實驗室常用石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應的化學反應式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（4）①用CaO和濃氨水反應，應選固液常溫型的發(fā)生裝置，即D；濃氨水常溫下跟生石灰反應生成氨氣和氫氧化鈣，化學方程式為CaO+NH₃•H₂O=NH₃↑+Ca（OH）₂，因為氨水不穩(wěn)定易揮發(fā)，生石灰和水反應生成熟石灰的過程中，生石灰的兩個作用是：一方面消耗氨水溶液中的水，另一方面放出的熱量促使氨水揮發(fā)、分解而得到氨氣；
②空氣中除了氮氣、氧氣外，還含有二氧化碳、水蒸氣等，為保證所得氨氣盡可能純凈，要除去空氣中多余的水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)，可以通過堿性干燥劑-堿石灰（或氫氧化鈉固體），既可以吸收二氧化碳又能吸收水；
③根據(jù)信息反應物是亞硝酸鈉（NaNO₂）和氯化銨，反應條件是加熱，氮元素全部轉(zhuǎn)化為氮氣，反應前后元素的種類不變，因此生成物還有氯化鈉和水，因此反應的方程式為：
NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O；
④將空氣通過灼熱的銅，得到較純凈的氮氣和氧化銅粉末只是除去了氧氣，其中還含有稀有氣體等雜質(zhì)，由于稀有氣體的密度比氮氣密度大，所以導致氮氣密度總是偏大5‰左右．
答案：
（1）水槽；
（2）I；酒精燈；2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（3）AFH（或BH、ACFG、BCG）；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（4）①D； 生石灰和水反應放熱，促使氨水揮發(fā)、分解而得到氨氣（或降低氨氣的溶解度）；
②E；堿石灰（或氫氧化鈉固體）；
 ③NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O；
④方法二制得的氮氣中含有密度（或相對分子質(zhì)量）比氮氣大的稀有氣體，導致密度偏大．

點評 本考點主要考查了儀器的名稱、氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫和質(zhì)量守恒定律、裝置評價等，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態(tài)和反應的條件有關(guān)；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關(guān)．