Question

某研究性学习小组为合成1-丁醇，查阅资料得知一条合成路线：CH₃CH-CH₂+CO+H₂

一定条件

CH₃CH₂CH₂CHO

H2

Ni，△

CH₃CH₂CH₂CH₂OH；CO的制备原理：HCOOH

浓H2SO4

△

CO↑+H₂O，并设计出原料气的制备装置（如图）．
请填写下列空白：
（1）写出实验室制备氢气的化学方程式：

 

．
（2）若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中b的作用分别是

 

； C中盛装的试剂是

 

．若用以上装置制备H₂，在虚线框内画出收集H₂干燥的装置图．
（3）制丙烯时，还产生少量SO₂，CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是

 

（填序号）
①足量饱和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液   ③石灰水    ④无水CuSO₄   ⑤品红溶液
（4）如图所示装置工作时均与H₂有关．

①图1所示装置中阳极的电极反应式为

 

．
②图2所示装置中，通入H₂的管口是

 

（选填字母代号）．
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H₂．该结论

 

（填“严密”或“不严密”），你的理由是

 

（用离子方程式表示）．

Answer 1

分析：（1）制备氢气选用锌粒和稀盐酸；
（2）在题给装置中，b主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸；c为除去CO中的酸性气体，选用NaOH溶液，d为除去CO中的H₂O，试剂选用浓硫酸；
若用题给装置制备H₂，则不需要酒精灯，氢气的收集采用向下排空气法；
（3）检验丙烯和少量SO₂、CO₂及水蒸气组成的混合气体各成分时，应首先选④无水CuSO₄检验水蒸气，然后用⑤品红溶液检验SO₂，
并用①饱和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用③石灰水检验CO₂，用②酸性KMnO₄溶液检验丙烯；
（4）①阳极上失电子发生氧化反应．
②根据氢氧根离子的移动方向及氢气的反应判断氢气所在的电极．
③根据反应现象知，溶液中没有铁离子，原因是部分铁未被氧化，导致剩余的铁和铁离子反应生成亚铁离子．

解答：解：（1）氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备，方程式为Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
 （2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO，由于甲酸易挥发，产生的CO中必然会混有甲酸，
所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸．又因为甲酸易溶于水，所以必需防止液体倒流，
即b的作用是防止倒吸，最后通过浓硫酸干燥CO．氢气密度小于空气的，因此要收集干燥的氢气，就只能用向下排空气法，而不能用排水法收集；
故答案为：防倒吸；NaOH溶液；  ；
（3）检验丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，检验SO₂可以用酸性KMnO₄溶液褪色、品红溶液或石灰水，检验CO₂可以石灰水，
检验水蒸气可以无水CuSO₄，所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序．只要通过溶液，就会产生水蒸气，
因此先检验水蒸气；然后检验SO₂并在检验之后除去SO₂，除SO₂可以用饱和Na₂SO₃溶液，最后检验CO₂和丙烯，因此顺序为④⑤①③②，
故答案为：④⑤①③②；
（4）①阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
②氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，图片中氢氧根离子向d电极移动，说明d电极上是氢气．
故答案为：d；
③铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应现象知，该反应中部分铁未参加反应导致剩余的铁和铁离子反应生成二价铁离子，
离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，所以说不严密．
故答案为：不严密； 2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．

点评：本题考察了气体的制备、检验及电化学知识．易错点是检验多种气体一定要考虑检验的顺序，氢氧燃料电池中电极的判断，明确溶液中离子的移动方向是解此题的关键．