Question

7．實驗是科學研究的基本方法之一．
Ⅰ．某�；瘜W研究性學習小組，探究足量的鋅與濃硫酸反應(yīng)的過程．按圖1組裝好實驗裝置，微熱試管A，觀察到如下現(xiàn)象：①C、D、E中均有氣泡產(chǎn)生；②隨后氣泡量減少，品紅溶液褪色，D中先出現(xiàn)渾濁后渾濁消失；③反應(yīng)一段時間后，C、D、E中的氣泡量又會明顯增加．試回答：
（1）從甲、乙中選擇合適的裝置填入B、C中，并進行正確連接，a接2、1接b，c接2、1接d（填數(shù)字1、2 …）；D、E兩支試管中CCl₄的作用是防止倒吸．
（2）能證明濃硫酸具有強氧化性的化學方程式為Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）反應(yīng)一段時間后氣泡量又會明顯增加的原因是反應(yīng)一段時間后，由于濃硫酸濃度降低，Zn與稀硫酸反應(yīng)有H₂生成．
（4）D中渾濁消失的離子方程式為CaSO₃+SO₂+H₂O═Ca²⁺+2HSO₃^-

Ⅱ．硼（B）位于ⅢA族，三鹵化硼是物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學的研究熱點，也是重要的化工原料．三氯化硼（BCl₃）可用于制取乙硼烷（B₂H₆），也可作有機合成的催化劑．
查閱資料：①BCl₃的沸點為12.5℃，熔點為-107.3℃；
②2B+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃↑+3H₂↑；
設(shè)計實驗：某同學設(shè)計如圖2所示裝置制備三氯化硼．
請回答下列問題：
（1）寫出A裝置中反應(yīng)的化學方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑．
（2）E裝置的作用是冷卻和收集三氯化硼．如果拆去B裝置，可能的后果是硼粉與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸．
（3）實驗中可以用一個盛裝堿石灰（填試劑名稱）的干燥管代替F和G裝置，使實驗更簡便．
（4）三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，寫出該反應(yīng)的化學方程式：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；實驗室保存三氯化硼的注意事項是密封保存．

Answer 1

分析 I．開始C、D、E中均有氣泡產(chǎn)生，隨后氣泡量減少，C中品紅溶液褪色，D中先出現(xiàn)渾濁后渾濁消失，說明開始反應(yīng)生成二氧化硫，該反應(yīng)證明濃硫酸具有強氧化性，D中二氧化硫先與氫氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀，而后亞硫酸鈣與二氧化硫、水反應(yīng)生成亞硫酸氫鈣，沉淀溶解；隨反應(yīng)進行濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸與Zn反應(yīng)又生成氫氣，反應(yīng)一段時間后，C、D、E中的氣泡量又會明顯增加．由于生成的二氧化硫在C中均發(fā)生反應(yīng)，導致裝置內(nèi)氣體壓強減小，B裝置的作用應(yīng)是防止倒吸，選擇甲裝置，C也選擇甲裝置盛放品紅溶液．E中氫氧化鈉吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止污染空氣，D、E中導管均收入四氯化碳中，可以防止溶液倒吸；
Ⅱ．A裝置制備氯氣，發(fā)生反應(yīng)為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，B裝置吸收氯氣中混有的HCl，C中濃硫酸吸水，干燥氯氣，
（1）A裝置制備氯氣，二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯氣與水；
（2）BCl₃的沸點為12.5℃，易揮發(fā)，應(yīng)冷卻收集；B用于除去HCl氣體，否則可能會發(fā)生反應(yīng)：2B+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃↑+3H₂↑，在D中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
（3）F裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進入U形管，G裝置盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，以此判斷；
（4）三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，產(chǎn)生白霧，說明有HCl生成；在實驗室保存三氯化硼的注意事項要密封保存，防止受潮水解．

解答 解：I．開始C、D、E中均有氣泡產(chǎn)生，隨后氣泡量減少，品紅溶液褪色，D中先出現(xiàn)渾濁后渾濁消失，說明開始反應(yīng)生成二氧化硫，該反應(yīng)證明濃硫酸具有強氧化性，D中二氧化硫先與氫氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀，而后亞硫酸鈣與二氧化硫、水反應(yīng)生成亞硫酸氫鈣，沉淀溶解；隨反應(yīng)進行濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，稀硫酸與Zn反應(yīng)又生成氫氣，反應(yīng)一段時間后，C、D、E中的氣泡量又會明顯增加．由于生成的二氧化硫在C中均發(fā)生反應(yīng)，導致裝置內(nèi)氣體壓強減小，B裝置的作用應(yīng)是防止倒吸，選擇甲裝置，C也選擇甲裝置盛放品紅溶液．E中氫氧化鈉吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止污染空氣，D、E中導管均收入四氯化碳中，可以防止溶液倒吸；
（1）由上述分析可知，正確連接順序為：a接2、1接b，c接2、1接d（填數(shù)字1、2 …）；D、E兩支試管中CCl₄的作用是：防止倒吸，
故答案為：2；1；2；1；防止倒吸；．
（2）能證明濃硫酸具有強氧化性的化學方程式為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）反應(yīng)一段時間后，由于濃硫酸濃度降低，Zn與稀硫酸反應(yīng)有H₂生成，反應(yīng)一段時間后氣泡量又會明顯增加，
故答案為：反應(yīng)一段時間后，由于濃硫酸濃度降低，Zn與稀硫酸反應(yīng)有H₂生成；
（4）D中渾濁消失的離子方程式為：CaSO₃+SO₂+H₂O═Ca²⁺+2HSO₃^-，
故答案為：CaSO₃+SO₂+H₂O═Ca²⁺+2HSO₃^-；
Ⅱ．（1）A裝置制備氯氣，二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯氣與水，反應(yīng)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
（2）三氯化硼的沸點低，易揮發(fā)，需要冷卻產(chǎn)品，E裝置的作用是：冷卻和收集三氯化硼，
B裝置的作用是吸收Cl₂中混有的HCl，若拆去B裝置，由題給資料知，硼與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣和氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸，
故答案為：冷卻和收集三氯化硼；硼粉與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
（3）F裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進入U形管，G裝置中盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，故實驗中可以用一個盛裝堿石灰的干燥管來代替F+G裝置，
故答案為：堿石灰；
（4）三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，產(chǎn)生白霧，說明有HCl生成，三氯化硼遇水能反應(yīng)的化學方程式為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑，故實驗室應(yīng)密封冷暗處保存三氯化硼，
故答案為：BCl₃+3H₂O═H₃BO₃+3HCl↑；密封保存．

點評 本實驗屬于物質(zhì)制備與檢驗綜合設(shè)計實驗，側(cè)重于學生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理，明確原理是解題關(guān)鍵，目難度中等．