Question

【題目】工業上用木炭粉和水蒸氣在高溫條件下反應制取H2，同時生成CO2。某學習小組在實 驗室中模擬H2的工業生產過程并測定其產率，實驗裝置如下所示。

（1）儀器a的名稱為_______________。儀器b的作用為____________________________。

（2）實驗步驟：連接好裝置，檢查裝置的氣密性；______________________（按順序填入下列步驟的序號）。

①向裝置A、B、C、D中分別加入相應試劑，打開活塞K，通入一段時間N2。

②加熱裝置B處硬質玻璃管。

③關閉活塞K，連接盛有適量水的量氣管。

④點燃裝置A處酒精燈。

⑤待裝置B處木炭粉完全反應后，停止加熱。

（3）裝置B處硬質玻璃管中發生的所有反應的化學方程式為______________________。

（4）讀取B氣管讀數時，應注意的事項為冷卻至室溫、___________、視線與凹液面最低點相切；若仰視讀取初始讀數，則導致所測氣體的體積___________（填“偏大”或“偏小”）。

（5）實驗后所域取的氣體體積為V2 mL標準狀況）；取裝置C中液體，加入足量BaCl2溶液，過濾、洗滌，將濾液和洗滌液合并，以甲基橙為指示劑，用0.1000molL-1的鹽酸標準溶液滴定，達到滴定終點時，消耗標準溶液的體積為V3mL。

①達到滴定終點時的現象為____________________________________________。

②H2的產率為______________________（列出代數式即可）。

③還可通過___________，得出裝置C中所吸收產物的物質的量。

（6）從安全角度考慮，該實驗裝置的缺陷為_________________________________。

Answer 1

【答案】酒精噴燈 平衡壓強、檢查裝置是否存在堵塞 ①③②④⑤ C+H2O（g）CO+H2、C+2H2O（g）CO2+2H2 調整量氣管至左右液面相平 偏大 當滴入最后一滴鹽酸時，溶液由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色 測定洗凈后干燥的BaCO3的質量 缺少防倒吸裝置

【解析】

模擬H2的工業生產過程，木炭和水蒸氣反應，A裝置提供水蒸氣，到B中與木炭反應生成二氧化碳和氫氣，C中NaOH溶液吸收CO2，D裝置干燥，E排水量氫氣，由于測產率。

（1）由裝置圖知儀器a的名稱為酒精噴燈。玻璃導管b與內外氣壓相通，可平衡壓強，并檢查裝置是否存在堵塞。答案為酒精噴燈平衡壓強、檢查裝置是否存在堵塞；

（2）根據實驗目的和實驗原理，連接好裝置，檢查裝置的氣密性后，應進行的操作為向裝置A、B、C、D中分別加入相應的試劑，打開活塞K，通入一段時間N2以排盡裝置中的空氣；再關閉活塞K，連接盛有適量水的量氣管；點燃裝置B處酒精噴燈預熱木炭粉，以防止水蒸氣進入硬質玻璃管后冷凝，使木炭粉潮濕不易與水蒸氣反應；然后點燃裝置A處酒精燈，提供水蒸氣；待裝置B處木炭粉完全反應后，停止加熱，故正確的實驗步驟為①③②④⑤。答案為①③②④⑤；

（3）裝置B處硬質玻璃管中可能發生C與水蒸氣在高溫條件下生成CO、H2的反應和C與水蒸氣在高溫條件下生成CO2、H2的反應，其化學方程式分別為C+H2O（g）CO+H2、C+2H2O（g）CO2+2H2。

（4）讀取量氣管讀數時，應注意的事項為冷卻至室溫、調整量氣管至左右液面相平、平視讀數。若仰視讀取初始讀數，則讀數偏大，導致所測氣體的體積偏大。答案為調整量氣管至左右液面相平 偏大；

（5）①甲基橙的變色范圍為3.14.4，故達到滴定終點時的現象為當滴入最后一滴鹽酸時，溶液由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色。答案為當滴入最后一滴鹽酸時，溶液由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色；

②根據信息知，反應生成的n（CO2）=（V1×l0-3 L×0.1000molL-l-V3×10-3L×0.1000molL-1）/2=mol；mg木炭粉中所含n（C）=mol；由碳原子守恒知，所測混合氣體中N（CO）=[]mol=mol；由化學方程式C+2H2O（g）CO2+2H2，計算得H2的理論產量為（×2）mol=mol，則H2的產率為；

③通過測定洗凈后干燥的BaCO3的質量，可得出生成 的CO2的質量，進一步計算出H2的產率。答案為測定洗凈后干燥的BaCO3的質量；

（）裝置受熱不均勻或裝置內氣體壓強減小時，容易引起倒吸。答案為缺少防倒吸裝置。