Question

6．如图所示为实验室常见气体制备，净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器）．某学校两个化学实验探究小组的同学欲用他们完成各自的探究实验．

（1）第一组的同学以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制备、收集干燥纯净的二氧化碳气体，并验证二氧化碳的性质．按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性．（提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收．）
①若将二氧化碳通入澄清的石灰水中，石灰水的pH将减小（填“增大”“减小”“不变”之一）；
②将二氧化碳通入氢氧化钠溶液中，并无明显反应现象，欲用化学方法证明CO₂和NaOH溶液确实发生了化学反应，请从NaCl溶液、CaCl₂溶液、无色酚酞试液三种试剂中选用一种试剂进行实验，简述证明的理由：CaCl₂溶液，取少量反应后的溶液，滴入CaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，证明CO₂和NaOH溶液确实发生了化学反应．．
（2）第二组的同学以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，并对某种塑料的组成元素进行分析探究（资料显示该塑料只含C，H，O三种元素）．实验前检验装置气密性，使该塑料试样碎屑在纯氧气中充分燃烧，观察现象，收集有关实验数据（假设发生的化学反应都充分反应，澄清石灰水足量），试回答下列问题：
①所选仪器的连接顺序为A→B→E→B→D→G（注意：填写仪器序号字母，仪器可以重复使用）；
②仪器A中所发生反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③仪器E的玻璃管中放入的塑料试样碎屑质量为mg，塑料试样充分燃烧后，测得仪器D质量增加ag，则mg该塑料试样中含碳元素的质量分数为$\frac{300a}{11m}%$（计算结果可为分数形式）．

Answer 1

分析 （1）①若将二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反应生成碳酸钙和水；溶液的碱性变小（氢氧化钙被消耗）去分析；
 ②由于氢氧化钠溶液和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，要证明二氧化碳和氢氧化钠反应，只要证明反应生成了碳酸钠即可；
（2）①要证明塑料只含C，H，O三种元素，可让塑料在氧气中燃烧，测出生成的二氧化碳和水的质量，根据质量守恒定律，利用二氧化碳和水的质量可求出塑料中C、H、O三种元素的质量．根据题目要求和各装置的作用排出正确的顺序即可；
②根据A装置内以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，产生水和氧气去分析；
③根据二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊．D装置增加的质量就是生成的二氧化碳的质量；根据质量守恒定律：塑料中碳元素的质量和生成的二氧化碳中碳元素的质量相等去分析．

解答 解：（1）①若将二氧化碳通入澄清的石灰水中，二氧化碳和石灰水反应生成碳酸钙和水；溶液的碱性变小，所以溶液的pH变小；故答案为：减小；
 ②由于氢氧化钠溶液和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，要证明二氧化碳和氢氧化钠反应，只要证明反应生成了碳酸钠即可．可取少量反应后的溶液，滴入CaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明CO₂和NaOH溶液确实发生了化学反应（NaCl溶液和氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液都不反应，故不选；由于碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液都显碱性，滴加酚酞溶液都显红色；故不选）．故答案为：CaCl₂溶液，取少量反应后的溶液，滴入CaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，证明CO₂和NaOH溶液确实发生了化学反应．
（2）①要证明塑料只含C，H，O三种元素，可让塑料在氧气中燃烧，测出生成的二氧化碳和水的质量，根据质量守恒定律，利用二氧化碳和水的质量可求出塑料中C、H、O三种元素的质量．其中A装置和特点是固体和液体反应且不需加热，故可用来制取氧气，此时氧气中含有一定量的水蒸气，故要除去（B装置中有浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，可降去氧气中的水分），塑料在E中燃烧，产生的气体先被B吸收（根据B装置质量的增加可求生成水的质量），再通过D装置（装置内石灰水可吸收二氧化碳，可根据质量的增加求出二氧化碳的质量），为防止空气中的水分和二氧化碳进入D装置，故在D后可加G装置；故答案为：A→B→E→B→D→G；
②A装置内以过氧化氢溶液为原料（MnO₂为催化剂）制备氧气，产生水和氧气，反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
③二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊．D装置增加的质量就是生成的二氧化碳的质量，二氧化碳中碳元素的质量=ag×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=$\frac{3a}{11}$g；根据质量守恒定律：塑料中碳元素的质量和生成的二氧化碳中碳元素的质量相等．故塑料中碳元素的质量分数为：$\frac{3a}{11}$g÷mg×100%=故答案为：$\frac{300a}{11m}%$．

点评 本题考查了常见气体的制取、干燥、除杂、收集及反应原理的书写等．综合性较强，在利用氧气的性质测定塑料的组成元素时，要注意区分各步操作的作用和目的，利用质量守恒定律进行相关问题的分析．