Question

16．根据如图1回答问题：
（1）若选用A装置用高锰酸钾制取氧气，还需补充的一种仪器是酒精灯（填名称），反应的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）实验室若选用B装置制取二氧化碳，则需要改正的一点是应使用向上排空气法收集，
请你写出用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）用制取的二氧化碳进行如下实验：

 ①实验（Ⅱ）中溶液变为红色；
 ②实验（Ⅲ）中加热之后，溶液又变为紫色，解释出现此现象的原因：H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑．（用化学方程式表示）
（4）同学们在做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液缸中盛有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液（不考虑其它杂质）．为了对废液进行处理，某同学做了如下实验：取废液缸上层清液20.0g于烧杯中，逐滴滴入溶质质量分数为5.3%的碳酸钠溶液直至过量，滴入碳酸钠溶液的质量与生成沉淀的质量的变化关系如图所示．
请计算：
①当废液中盐酸完全反应时，生成的二氧化碳的质量为多少？
②当废液中两种物质刚好消耗完毕时，所得溶液中溶质的质量分数为多少？（计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 酒精灯是常用的加热仪器，制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集．实验（Ⅱ）中溶液变为红色，因为二氧化碳与水反应生产了碳酸，实验（Ⅲ）中加热之后，溶液又变为紫色，因为碳酸不稳定，受热又分解为二氧化碳和水；有关化学方程式的计算要准确．

解答 解：（1）酒精灯是常用的加热仪器，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，要注意配平；故答案为：酒精灯； 2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
（2）实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热；二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；故答案为：应使用向上排空气法收集    CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
（3）实验（Ⅱ）中溶液变为红色，因为二氧化碳与水反应生产了碳酸，实验（Ⅲ）中加热之后，溶液又变为紫色，因为碳酸不稳定，受热又分解为二氧化碳和水；故答案为：①红②紫   H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑
（4）由图象可知：与盐酸反应的碳酸钠溶液的质量是20g，那么碳酸钠的质量=20g×5.3%=1.06g；
设二氧化碳的质量为x，生成的氯化钠的质量为y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106             117   44
1.06g            y     x      $\frac{106}{44}=\frac{1.06g}{x}$  x=0.44g；$\frac{106}{117}=\frac{1.06g}{y}$  y=1.17g；答：二氧化碳的质量是0.44g；
设碳酸钠与氯化钙反应生成的氯化钠的质量为z；碳酸钠的质量为m；
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl
        106     100       117   
         m       1g        z     $\frac{100}{117}=\frac{1g}{z}$  z=1.17；$\frac{106}{100}=\frac{m}{1g}$  m=1.06g；
因此与氯化钙反应的碳酸钠溶液的质量=1.06g÷5.3%=20g；
当废液中两种物质刚好消耗完毕时，所得溶液中溶质的质量分数=$\frac{1.17g+1.17g}{20g+20g+20g-0.44g-1.0g}×100%≈$4.0%；
答：当废液中两种物质刚好消耗完毕时，所得溶液中溶质的质量分数为4.0%；
故答案为：①0.44g  ②4.0%

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择、气体的性质，同时也考查了化学方式的书写和有关化学方程式的计算等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．