题目内容

通常状况下，氢气是所有气体中密度最小的．因此氢气以前曾被用于飞艇和载人气球．某实验小组同学设计了右图装置模拟氢气探空气球（装置中气球固定在矿泉水瓶上）．将气球中的镁条加入到硫酸溶液中，恰好完全反应．精英家教网
（1）计算反应生成氢气的质量；
（2）计算所用硫酸溶液的质量；
（3）假设反应后装置内外压强相等，通过估算后回答：
该装置在空气中能否上浮，并说明理由．
 
（不必写出具体估算过程）估算时参考的数据有：
①空气的密度可按1.3g?L-1计算；  ②氢气的密度可按0.09g?L-1计算；  ③矿泉水瓶和气球皮的质量约为20g．
分析：根据镁与硫酸反应的化学反应方程式，将镁的质量代入化学反应方程式来计算氢气的质量、硫酸质量，再利用硫酸硫酸的质量分数来计算溶液质量，
解答：解：（1）设反应生成氢气的质量为x，
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24             2
7.2g           x
24
7.2g
=
2
x
，解得x=0.6g，
答：反应生成氢气的质量为0.6g；
（2）设参加反应的硫酸的质量为y，
 Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
 24   98
7.2g   y
24
7.2g
=
98
y
，解得=29.4g
则所用硫酸溶液的质量为
29.4g
30%
=98g，
答：所用硫酸溶液的质量为98g；
（3）矿泉水瓶和气球皮的质量约为20g，由氢气的质量为0.6g，
氢气的体积应为
0.6g
0.09g?L-1
=6.7L
忽略瓶子中溶液的体积，估算瓶子、气球和氢气的总密度大约为
20g+98g+7.2g
6.7L
=18.7g/L＞1.3g?L-1，
即其密度大于空气的密度，所以不能上浮．
也可这样分析：
H2的质量为0.6g=0.6x10-3Kg，因为H2的密度小于空气的密度，则H2提供浮力，则F浮=mg=0.6x10-3x10=6x10-3N（g取10计算），
而装置的总质量大约是20+98+7.2g=125.8g=0.1258Kg，
则重力为0.1258x10=1.258N＞F浮
此时还未计算空气的重力，因此F浮是远远小于重力的，
故答案为：不能，因为该装置中的瓶子、气球和氢气的总密度大于空气的密度，所以该装置不能上浮或因该装置中的重力远大于装置所受的浮力，则不能上浮．
点评：本题考查学生利用化学反应方程式的计算，将镁的质量代入方程式计算即可，关于装置能否上浮问题注重了学科之间的综合，难度较大，建议使用密度来分析而不采用重力与浮力的关系来分析．
练习册系列答案
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在通常状况下，氯气是一种黄绿色气体，密度比空气大，易溶于水，广泛应用于实际生产和生活中．在工业上，制取氯气的主要工艺流程如下：
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（1）步骤①利用风吹日晒可以从海水中提取粗盐，该过程主要发生
 
（“物理”或“化学“）变化．
（2）步骤②若要除去食盐水中混有的少量泥沙，可选择的操作方法是
 
，在实验室中该操作所需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、
 
，玻璃棒在步骤③中的作用是
 
．
（3）请写出步骤④发生反应的化学方程式
 
，该反应
 
（填“能”或“不能”）用于实验室制取氢气．
（4）氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，工业上用氯气与石灰乳 （Ca（OH）2）反应来制取漂白粉，有关反应的化学方程式是
 
．
（2009?柳州）根据下列所给的实验装置回答有关问题

回答下列问题：
（1）甲装置中a仪器的名称是
酒精灯
酒精灯
．使用a仪器有很多注意事项，请任意写出一点来
“绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精，以免失火．”“绝对禁止用燃着的酒精灯引燃另一酒精灯”或；“用完酒精灯后，用灯帽盖灭，不可用嘴吹．
“绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精，以免失火．”“绝对禁止用燃着的酒精灯引燃另一酒精灯”或；“用完酒精灯后，用灯帽盖灭，不可用嘴吹．
．
（2）选用四甲装置可以制取的一种气体是
O2
O2
（填化学式）．
（3）①小明在实验操作考查中抽到的考题是“在实验室制取二氧化碳，用排气法收集一满瓶二氧化碳，放置在实验桌上．”为完成实验，他应选用上列装置中的
乙和丙（写乙和戊也可）；
乙和丙（写乙和戊也可）；
（填装置序号）检验集气瓶是否收集满二氧化碳的方法是
将燃着的小木条放在瓶口，若火焰熄灭证明已满
将燃着的小木条放在瓶口，若火焰熄灭证明已满
．
②若选用乙和己装置制备氢气，请写出反应的化学方程式
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
．
③经过学习小明对气体制备有一些心得，如：选择制取气体的反应装置时应考虑的两个因素是
反应物的状态；
反应物的状态；
，
反应条件
反应条件
．
（4）现要制取一瓶二氧化氮气体，小明收集到如下资料．
①制取NO2的反应原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
②通常状况下，NO2是一种密度比空气大有毒气体，能与水发生反应．
③NO2能与可溶性碱反应生成盐和水．
结合已掌握的知识，在实验室用上列装置制备一瓶二氧化氮气体，从左到右的连接顺序为
②→⑥→⑤→⑧
②→⑥→⑤→⑧
（填接口序号）．
（2010?咸宁）有下列实验装置示意图：

请回答下列问题：
（1）实验室用氯酸钾制取氧气，应选用的发生装置是
A
A
（填装置代号）．
（2）若用B装置制备氢气，且产生的气体中不含酸性杂质气体，则试剂X常用
稀硫酸
稀硫酸
，用G装置收集氢气，②应与
⑧
⑧
（填接口序号）相连．
（3）现有如下资料：
①实验室用FeS固体与稀H2SO4在常温下反应制取H2S气体．
②通常状况下，H2S是一种密度比空气大的有毒气体，能溶于水，水溶液能使紫色石蕊试液变红，能与碱溶液反应．
若在实验室中用上述装置制备并收集一瓶干燥的H2S气体，且符合“绿色化学”理念，所选装置从左到右的连接顺序为（填接口序号）
②→⑩→（11）→⑨→⑧→⑥
②→⑩→（11）→⑨→⑧→⑥
．
（2011?淮阴区一模）有下列实验装置示意图：

请回答下列问题：
（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是
A
A
（填装置代号），反应的化学方程式为
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2↑
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2↑
．
（2）若用B装置制备氢气，且产生的气体中不含酸性杂质气体，则试剂X常用
稀硫酸
稀硫酸
，用G装置收集氢气，②应与
⑧
⑧
（填接口序号）相连，反应的化学方程式为
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
．
（3）现有如下资料：
①实验室用Na2SO3固体与稀H2SO4在常温下反应制取SO2气体．
②通常状况下，SO2是一种密度比空气大的有毒气体，能溶于水，水溶液能使紫色石蕊试液变红，能与碱溶液反应．
若在实验室中用上述装置制备并收集一瓶干燥的SO2气体，且符合“绿色化学”理念，所选装置从左到右的连接顺序为（填接口序号）
②→⑩→→⑨→⑧→⑥
②→⑩→→⑨→⑧→⑥
．
根据下列所给的实验装置回答有关问题 回答下列问题：
（1）甲装置中a仪器的名称是___________。使用a仪器有很多注意事项，请任意写出一点来_________。
（2）选用四甲装置可以制取的一种气体是__________（填化学式）。
（3）①小明在实验操作考查中抽到的考题是“在实验室制取二氧化碳，用排气法收集一满瓶二氧化碳，放置在实验桌上。”为完成实验，他应选用上列装置中的_____（填装置序号）检验集气瓶是否收集满二氧化碳的方法是____________。
②若选用乙和己装置制备氢气，请写出反应的化学方程式___________________。
③经过学习小明对气体制备有一些心得，如：选择制取气体的反应装置时应考虑的两个因素是___________，_____________。
（4）现要制取一瓶二氧化氮气体，小明收集到如下资料。
①制取NO2的反应原理：Cu+4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②通常状况下，NO2是一种密度比空气大有毒气体，能与水发生反应。
③NO2能与可溶性碱反应生成盐和水。结合已掌握的知识，在实验室用上列装置制备一瓶二氧化氮气体，从左到右的连接顺序为______________（填接口序号）。

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