Question

如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），某化学小组的同学欲利用其进行下列各实验。

（1）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制取并收集干燥的氧气，按照要求设计实验装置，连接仪器，并检查装置的气密性。

①所选装置的连接顺序为_____（从左到右填写装置序号字母）；

②制取氧气所发生反应的化学方程式为_____；

③下列关于氧气制取和性质的叙述中，不正确的是_____（填“A”“B”“C”或“D”之一）。

A 实验室制氧气时，应先加入药品，再检查装置的气密性

B 在此反应前后，二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变

C 铁丝在纯氧中剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体

D 氧气是一种化学性质比较活泼的气体

（2）用干燥纯净的氧气对纤维素的组成进行分析探究实验（资料显示纤维素只含C、H、O三种元素）．所选装置按“气体→D→A→C→碱石灰干燥管”的顺序连接（实验前检查装置的气密性，假设所发生的化学反应都完全充分进行）．装置D的玻璃管中放入纤维素试样的质量为wg，充分反应后，测得装置A的质量增加ag，装置C的质量增加bg，则纤维素中碳元素的质量分数为_____（计算结果用含字母的代数式表示）。

若实验中使用的氧气未干燥，这样测算出的纤维素中的碳元素与氢元素的质量比与实验值比较将_____（填“偏大”“偏小”“基本一致”或“无法确定”之一）。

（3）用一氧化碳气体（含有少量二氧化碳和水蒸气）测定某铁的氧化物（Fe_xO_y）试样的元素组成比例，所选装置按“混合气体→A₁→D→C→A₂”的顺序连接（A₁、A₂为浓硫酸洗气瓶，实验前检验装置气密性，假设所发生的化学反应都充分反应）．进行实验并记录实验数据，如表所示：

装置编号	A1中浓硫酸	D中玻璃管内固体	C中溶液
反应前质量	150g	14.4g	200g
反应后质量	152.7g	11.2g	213.2g

①请选择合理数据计算Fe_xO_y中x：y=_____（填写最简整数比）；

②从环保角度考虑，该实验方案设计还存在不完善之处，你的具体改进方案是_____。

Answer

BAF 2H2O22H2O+O2↑ A 偏小 1：1 A2装置后连接尾气处理装置

【解析】

（1）①实验室用过氧化氢溶液制取氧气可选择装置B作发生装置，用浓硫酸作干燥剂，选用装置A作干燥装置，氧气的密度比空气大，用向上排空气法，选择装置F作收集装置，故所选装置的连接顺序为BAF。

②用过氧化氢制取氧气时，二氧化锰为催化剂，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。

③A、实验室制氧气时，应先检査装置的气密性，再加入药品，故A错误；

B、在此反应前后，催化剂的质量和化学性质都不发生改变，二氧化锰是该反应的催化剂，故B正确；

C、铁丝在纯氧中剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体，故C正确；

D、氧气是一种化学性质比较活泼的气体，故D正确；故选A。

（2）装置C增加的质量为生成二氧化碳的质量，根据质量守恒定律，可得二氧化碳中碳元素的质量，就是纤维素中碳元素的质量，所以wg纤维素中碳元素的质量为，所以wg纤维素中碳元素的质量分数为。若实验中气体未干燥，则测得水的质量偏大，所得纤维素中氢元素的质量偏大，所以测算出的纤维素中的碳元素与氢元素的质量比与实际值比较将偏小。

（3）①一氧化碳还原铁的氧化物，玻璃管内减少的质量即为化合物中氧元素的质量，剩余固体的质量为金属铁的质量，根据D中玻璃管的数据可知，化合物中铁元素的质量为11.2g，氧元素的质量为14.4g﹣11.2g=3.2g，所以利用FexOy中铁元素与氧元素的质量比列出式子为：，解得x：y =1：1。而C中溶液增加的质量除了反应生成二氧化碳的质量，还包含原一氧化碳气体中二氧化碳的质量，数据不准，不能用来计算x与y的比值。

②反应物为一氧化碳，一氧化碳有毒，所以要在A2装置后加尾气处理装置。