右图是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是(填写正确选项标号) 。
A、铜屑和浓硝酸 B、二氧化锰和浓盐酸
C、电石和水 D、碳酸钙和稀盐酸
该题是一个实验题(1993年普通高考学校招生全国统一考试化学科考卷29题),要正确解答这个题目,一是必须弄清A、B、C、D四个选项的反应原理,尤其是反应的条件;二是必须仔细观看实验装置图,弄清各部分装置的含义,找准解题的突破口,综合分析,得出正确结论。下面是对该题的分析与解答。
一、反应原理:本题中四个选项中所涉及到的反应原理分别是:
A、Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
B、MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O
C、CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑
D、CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
制取这四种气体均是固体和液体反应,所不同的只是制Cl2是在加热条件下进行的。在NO2、Cl2、C2H2、CO2这四种气体中,除C2H2比空气轻外,NO2、Cl2、CO2三种都比同体积的空气重。NO2、Cl2、C2H2、CO2四种气体都不能与浓硫酸发生(氧化还原)反应,但NO2却能溶于浓H2SO4中,不能用浓H2SO4来干燥。
NO2不能用浓H2SO4干燥的依据:一、《化学词典》(上海辞书出版社出版,1989年9月第一版)P38二氧化氮条;二、可用如下图所示的探究实验证明。
向一充满红棕色NO2气体的锥形瓶A里放入10mL浓H2SO4,放入浓H2SO4后,锥形瓶A中的红棕色气体很决消失,无色透明浓H2SO4变为淡红棕色液体,打开连通开关C,、烧杯D中的水被迅速吸入到集气瓶B中,现象非常明显。该实验证明NO2易溶于浓H2SO4,不能用浓H2SO4干燥NO2。
二、实验装置图:本题中的实验装置图由气体发生装置、气体干燥装置、气体收集装置三部分组成。在气体发生器中,没有加热装置(所用仪器锥形瓶是不能用来加热的),因此,不能用此制气装置制取Cl2,可排除B选项。在气体干燥装置图中,所用干燥剂为液体的浓H2SO4,在NO2、Cl2、C2H2、CO2这四种气体中,除因NO2能溶于浓H2SO4,不能用浓硫酸干燥外Cl2、C2H2、CO2都可用浓硫酸进行干燥。因此,A也不是该题的正确答案。由气体收集装置图中集气瓶瓶口朝上可知,该实验所收集的气体是密度比空气大的气体(式量大于29),在NO2、Cl2、C2H2、CO2四种气体中,C2H2不合题意又被排出。
综上所述,能利用这套实验装置进行实验的正确答案,只有D一个,并不是一些书(《高中化学解题题典》,李桢主编,东北师范大学出版,1997年7月第2版P436和《高考化学丢分原因分析与解题指导》,蒯世定编,安徽教育出版社出版,1998年12月第1版P133—134)中的答案A和D。
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