Question

19．如图是实验室常用的制 取气体的装置

（1）通过学习我们知道实验室制取气体时，在选择气体发生装置时要考虑反应物的状态和反应条件；实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰两种固体混合物制取甲烷气体．通常情况下甲烷的密度比空气小，不溶于水．可以用B装置制取甲烷，实验结束时，停止该实验的正确的操作方法是先将导气管从水槽中取出，再撤去酒精灯．
（2）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，应选用的实验装置是A，此种收集气体的方法叫向上排空气法．检验二氧化碳是否收集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已满．                           
该 反应 的化学方程式是CaO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑实验室不用碳酸钠代替大理石作反应原料的原因是因为碳酸钠与酸反应速率较快，不易控制．用C装置将制取的CO₂ 通入紫色石蕊试液中，观察到的现象是紫色石蕊溶液变成红色．
（3）实验室用高锰酸钾制取氧气化学反应方程式是2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
向气体发生装置内加入药品前，应进行的操作是检查装置的气密性； 某同学在用B 装置收集满一瓶氧气后，实验时发现不纯，原因可能是导管口刚有气泡冒出就开始收集气体（或集气瓶事先没装满水）
（4）查阅资料：锅炉水垢的主要成分是碳酸钙，为测定锅炉水垢中碳酸钙的质量分数，向6.0g水垢样品中逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡为止，共产生二氧化碳气体2.2g，试计算：样品中碳酸钙的质量分数为多少？

Answer 1

分析 （1）根据对实验室制取常见气体的回顾与对比，归纳在制取气体时选择气体发生装置所依据的原则；用加热无水醋酸钠和碱石灰两种固体混合物制取甲烷气体．通常情况下甲烷的密度比空气小，不溶于水，可用向下排空气法或排水法收集，发生装置属于固体加热型，故选B装置，停止实验时要先移导管后熄灯，防止水倒吸引起试管炸裂；
（2）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液常温型，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集，故选A装置，并据反应原理书写方程式，验满二氧化碳的方法是将燃着的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；碳酸钠和盐酸反应速度太快，不利于气体收集；二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸可使紫色石蕊试液变红；
（3）据高锰酸钾制取氧气的反应原理书写方程式；制取气体的装置在实验前要检查装置的气密性，防止装置漏气，并据排水法收集气体分析解答；
（4）据二氧化碳的质量和反应方程式可计算出碳酸钙的质量，进而计算碳酸钙的质量分数．

解答 解：（1）通过学习可知：选择气体的发生装置时通常要考虑反应物的状态和反应条件；用加热无水醋酸钠和碱石灰两种固体混合物制取甲烷气体．通常情况下甲烷的密度比空气小，不溶于水，可用向下排空气法或排水法收集，发生装置属于固体加热型，故选B装置，停止实验时要先移导管后熄灯，防止水倒吸引起试管炸裂；
（2）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液常温型，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集，故选A装置；反应的化学方程式为CaO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；验满二氧化碳的方法是将燃着的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；实验室选用石灰石而不选用碳酸钠制取二氧化碳，是考虑到碳酸钠与盐酸反应过于剧烈，产生气体速率太快，不易于控制；若把二氧化碳通入紫色石蕊试液，二氧化碳与试液中的水形成的碳酸能使紫色石蕊变红；
（3）加热分解高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；制取气体的装置在实验前要检查装置的气密性，防止装置漏气；某同学在用B 装置收集满一瓶氧气后，实验时发现不纯，原因可能是导管口刚有气泡冒出就开始收集气体或集气瓶事先没装满水，集气瓶内混入了空气；
（4）设样品中碳酸钙的质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                   2.2 g
$\frac{100}{44}$=$\frac{x}{2.2g}$
   x=5 g
∴水垢样品中CaCO₃的质量分数为$\frac{5g}{6.0g}$×100%≈83.3%
故答案为：
（1）反应物的状态；     反应条件；    B；     先将导气管从水槽中取出，再撤去酒精灯；
（2）A；     向上排空气法；      将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已满；    CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；    
     因为碳酸钠与酸反应速率较快，不易控制；        紫色石蕊溶液变成红色；
（3）2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；     检查装置的气密性；导管口刚有气泡冒出就开始收集气体（或集气瓶事先没装满水）；
（4）答：水垢样品中CaCO₃的质量分数为83.3%．

点评 熟练掌握常见气体的实验室制取，并理解制取操作中注意事项的原因，掌握化学方程式的计算等知识，是解答此题的关键．