小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣.她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下:加压时.装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气.制取高浓度氧气.减压时.分子筛将所吸附的氮气排放.整个过程中.分子筛并不消耗.小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体.带到实验室对其进行研究.实验I:小丽欲通过以下实验验证所收� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。

实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】

使用步骤	实验现象	化学方程式
取一只250mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中	木炭燃烧得更旺	化学方程式Ⅰ

表中，化学方程式Ⅰ是。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不
能证明所收集气体为纯净氧气的原因是。
实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。
同学们在老师的指导下设计了如图所示装置，进行实验，并重复多次。

【实验记录】

实验操作		主要实验现象	实验结论及解释
①	检查装置的气密性		装置的气密性良好
②	加入药品，将装置连接固定
③	打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b	A中水进入到B中，B中水的体积为200mL。	收集200mL气体（由压强差引起的误差忽略不计）
④	用凸透镜聚光引燃白磷	燃烧，产生大量白烟
⑤	待白磷熄灭并冷却到室温，打开止水夹	现象Ⅰ	小丽收集的气体不是纯净的氧气

表中，现象I是。
白磷燃烧的化学方程式是。
【数据记录】

实验次序	1	2	3	4	5
B中剩余水体积/mL	100	42	39	41	38

【数据处理】在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。
小丽所带气体中氧气的体积分数为           %。
【实验反思】
（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于              （填“物理变化”或“化
学变化”）。
（2）导致第1组数据产生较大误差的可能原因是                                  。

实验I：C + O₂

CO₂（写出生成CO的反应不扣分）

木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%（其他合理答案均可得分）

实验II： B中部分水被吸入A中 4P+5O₂

2P₂O₅（2分）
80 物理变化白磷量不足（其他合理答案均可得分）

试题分析：（1）木炭在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳气体，不充分燃烧生成一氧化碳，故反应的化学方程式I为：C + O₂

CO₂或2C + O₂

^点燃 2CO
（2）燃烧的现象跟氧气的浓度有关，浓度越大，燃烧现象就越旺，木炭在集气瓶中燃烧得更旺只能说明集气瓶中氧气的含量高于空气中氧气的含量，不能说明集气瓶中氧气含量为100%
（3）结合空气中氧气含量的测定分析，由于白磷能与氧气反应，生成固体五氧化二磷，故反应后，集气瓶中因氧气的减少而使压强变小，待白磷熄灭并冷却到室温时，打开止水夹b，会看到B中部分水被吸入A中；白磷燃烧的化学方程式是：4P+5O₂

2P₂O₅
（4）根据题意，由于第1组数据偏差较大，存在明显误差，故在数据处理时已删去；为了进一步缩小误差，可求出另外4次的平均值作为最终结果，则小丽所带气体中氧气的体积为200ml-（42ml+39ml+41ml+38ml）÷4=160m：，故氧气的体积分数=160ml÷200ml=80%
（5）说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。可知，这台家用制氧机在制氧气的过程中，只是将空气中的氮气和氧气分离，而没有新物质生成，故发生的变化属于物理变化；
本实验是根据B中水量进入到A的多少，既是白磷燃烧消耗的氧气量，B中剩余的水越多，说明消耗的氧气越少，压强变化小，倒吸的水也就少，所以第1组数据较大，说明氧气没有被消耗完，最可能的情况就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧气；

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　　要保证实验的效果，实验装置要有良好的气密性，检查A装置气密性的方法是
                                                 。
实验中观察到如下现象：A中有气泡产生；B中的澄清石灰水变浑浊；C中收集到的气体能使燃着的木条燃烧更旺。由此同学们得出结论：生成的两种气体分别是              、          （填化学式）。
【探究二】
（1）实验过程：
教师提供了一瓶过碳酸钠（Na₂CO₄），小组同学进行了如下实验探究：

（2）提出问题：无色溶液X中的溶质有哪些物质？
（3）猜想与假设：根据以上实验现象，X溶液中一定存在的溶质是；还可能存在Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH中的一种或几种。
写出上述实验探究中②反应的化学方程式。
（4）查找资料：
资料1：氯化钙溶液呈中性；氯化钙溶液与碳酸氢钠溶液混合不发生反应；
氯化钙溶液与碳酸钠溶液混合后发生如下反应：Na₂CO₃+ CaCl₂===CaCO₃↓ +2NaCl
资料2：NaHCO₃溶液呈碱性，与石灰水反应生成白色沉淀；碳酸氢钠、碳酸钠与足量的酸反应产物相同。
（5）实验过程：小组同学对溶液X中的溶质进行了如下实验。请将下列实验方案填写完整。

实验操作	主要实验现象	结论
①		证明溶液中有Na₂CO₃
②		证明溶液中既无NaHCO₃又无NaOH

（6）实验反思：①根据资料，NaHCO₃溶液能与石灰水反应生成白色沉淀。于是，同学们猜想：碳酸氢钠与氢氧化钠是否反应？（如反应，请写出化学方程式，如不反应此空不填）。②Na₂CO₃、NaHCO₃两种物质性质上既有共性又有差异，其差异性可用于鉴别、。

铁、铝、铜是常见的三种金属。同学们发现生活中的铝和铜制品表面一般不用防锈，而铁制品一般需要做防锈处理。
【提出问题】这是不是因为铁、铝、铜三种金属中铁的活动性最强呢？
【实验探究】同学们对这三种金属的活动性顺序展开了探究，请你参与探究并填写空格。将粗细相同的铁丝、铝丝、铜丝分别插入体积相同、溶质质量分数也相同的稀盐酸中：

【讨论交流】为什么同一个实验得出了两种结论呢？同学们带着这个疑问查阅了相关资料，明白了铝丝在稀盐酸中短时间内无气泡，是因为铝表面的氧化物会先与盐酸反应。
【反思评价】做金属性质实验时需将金属进行打磨，打磨的目的是。
【实验验证】为了进一步确认铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序，同学们又将两根粗细相同的、打磨过的铁丝分别插入硫酸铝溶液、硫酸铜溶液中：

写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式   。
【拓展迁移】（1）若只有一支盛有少量稀盐酸的试管，只需合理安排金属丝的插入顺序(能与盐酸反应的要一次将盐酸消耗完），也能证明铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序。金属丝的插入顺序为   。
（2）金属被人类大规模开发利用的大致年限也与金属活动性顺序有关，请写出铁、铝、铜三种金属材料被人类利用的先后顺序   。

四硫化钠（Na₂S₄）固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数，反应原理为：2Na₂S₄+O₂+2H₂O=8S↓+4NaOH
【查阅资料】①Na₂S₄受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量有毒气体硫化氢。
②硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）可溶于水，常温下与NaOH溶液不反应。
③NaOH溶液可吸收硫化氢和二氧化碳。
【实验过程】

①取0．5g碳酸钠、0．2g硫粉混合后置于试管中，加入（如图①所示，夹持装置已略去），制得Na₂S₄，反应为：4Na₂CO₃+12S+X

2Na₂S₄+2Na₂S₂O₃+4CO₂，X的化学式为；
②冷却后，取下棉花，放置一段时间，再向该试管中加入10mL水，迅速塞紧橡胶塞，充分振荡。测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h₁（如图②所示）；
③将该试管插入水中（如图③所示），拔下橡胶塞，观察到，塞紧橡胶塞。将试管取出，倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离h₂，记录数据h₂。理论上h₂：h₁= ；
④按照①～③再重复实验2次。3次实验数据如下表所示。

	第1次	第2次	第3次
h₁/cm	11．0	11．4	11．6
h₂/cm	8．7	9．1	9．2

【解释与结论】根据第1次实验数据，计算空气中氧气的体积分数为％（结果精确到0．1％）；
【反思与评价】实验过程①中浓NaOH溶液的作用是；若实验过程②中，取下棉花后，未放置一段时间即进行后续操作，测定结果（填“偏大”、“偏小”或“无影响”），理由是：。（2分）

随着社会的发展，人们对环境问题日益关注，化学小组进行了化石燃料之一的煤的相关探究活动：
【查阅资料】①酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质。
②酸雨形成的主要原因是燃烧煤及机动车排放的尾气。
【提出问题】煤中是否含有碳元素和硫元素。
【查阅资料】①二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（由紫红色变为无色），该反应的化学方程式为：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O ＝ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2 X ，其中X的化学式是 ① 。
②二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O。
根据上述资料，甲、乙同学进行了如下实验探究。
【实验探究】
实验1：甲同学进行了如下图所示A、B两步实验：

实验现象：A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊。
实验结论：煤中含有碳元素和硫元素，甲得出此结论的依据是 ② 。
乙质疑甲同学的方案的合理性，其质疑的理由是 ③ 。
实验2：乙设计并进行了如下图所示实验（夹持装置略去）：

【现象与结论】证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是 ④   。
【实验反思】（1）将煤块粉碎成煤粉的目的是 ⑤   。
（2）实验中C装置的作用是  ⑥   。

氮气是一种重要的工业原料，广泛应用于化肥等工业。工业常用PSA变压吸附制氮气，某学习小组查阅到相关制氮气工艺流程，并展开学习，请回答相关问题：
【资料】：
1、碳分子筛对不同气体的吸附强度不同，如图所示；

2、气压越大，碳分子筛吸附能力越强，反之越弱；
3、碳分子筛可以再生，能重复使用。

（1）吸附塔中碳分子筛具有吸附性，这种性质是   （填“化学”、“物理”）性质，根据工艺流程，资料1图像中气体②是   （填化学式）；
（2）根据资料，碳分子筛再生的方法是   。
（3）相比分离液态空气制氮气，该工艺的优点是   ；
（4）氮气可作食品保护气，是因为氮气化学性质   （填“稳定”、“活泼”）。N₂和H₂在500℃、200MPa及催化剂的条件下发生反应，生成NH₃，反应的化学方程式为   ，反应中，N₂和H₂的质量比为   。

某化学兴趣小组的同学对一瓶久置的熟石灰粉末的组成进行实验探究，请你一起参与他们的探究活动。
［提出问题］这瓶熟石灰粉末是否已经变质生成了CaCO₃？
［进行猜想］猜想一：。
猜想二：熟石灰部分变成了CaCO₃。
猜想三：熟石灰没有变质。
［设计实验］该小组同学对猜想一设计了下列探究方案，请你帮助他们完成下表中相关实验内容。

实验步骤	实验现象	实验结论
①取样，加适量水，搅拌，过滤 ②取少量滤液于试管中，滴入酚酞试液 ③取少量滤渣于试管中，加入盐酸	②无明显变化。 ③ 。	猜想一成立

［反思与应用］①要证明猜想二成立，可参照上述实验方案进行探究，在步骤②中产生的实验现象是。
②熟石灰变质的化学反应方程式为，因此实验室中应保存。
［数据处理］将10g已经全部变质的熟石灰粉末(即CaCO₃)放入烧杯中，加入一定量的稀盐酸，恰好完全反应，产生气体，完全反应后所得溶液质量为55．6g。

计算：①生成气体的质量为 g ；参与反应的HCl的质量为 g；
②反应前稀盐酸中溶质的质量分数。（写出计算过程，结果精确到0．1%）

一氧化碳还原氧化铁的装置如图（B中盛有澄清的石灰水），回答问题．

（1）写出A中发生反应的化学方程式．　
（2）C装置的作用是　                                                   　
（3）为探究锌、铁、铜的活动性顺序，某同学设计了一组实验：
①锌片浸入稀硫酸中
②铜片浸入稀硫酸中
③锌片浸入硫酸亚铁溶液
请补充一个实验来证明三种金属活动性顺序（写出实验步骤、现象）．
结论：锌、铁、铜的活泼性顺序为Zn＞Fe＞Cu．

（5分）碱式碳酸铜的成分有多种，其化学式一般可表示为
xCu（OH）₂?yCuCO₃．实验小组为测定某碱式碳酸铜样品的组成，利用如图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验。
步骤1：检查装置的气密性，将样品平铺置于平直玻璃管中。
步骤2：打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭．称量相关装置的质量。
步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生，观察到样品全部转化为黑色粉末。
步骤4：　　。
步骤5：称量相关装置的质量。
（1）装置A的作用是　　。若无装置E，则实验测定的x/y的值将　　（填偏大、偏小或无影响）。
（2）某同学在实验过程中采集了如下数据：

A．反应前玻璃管与样品的质量163.8g	B．反应后玻璃管中样品的质量为56.0g
C．装置C实验后增重9.0g	D．装置D实验后增重8.8g

为测定的值，你认为可以选用上述所采集数据中的　　（写出所有组合的字母代号）一组即可以进行计算。根据称量的结果，写出该样品组成的化学式　　。

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