题目内容

15．为了节约化石能源，改善环境和空气质量，工业上常用水蒸气与炽热的碳反应制取水煤气作气体燃料．某小组的学生对水煤气的成分进行了如下实验探究．回答下列问题：
【实验猜想】运用质量守恒定律对“碳+水$\stackrel{高温}{→}$水煤气”反应的生成物质，进行如下假设：
①含二氧化碳气体．
②含有氢气．
③还可能含有CO气体．
【资料信息】
①C、CO、H2都均有可燃性和还原性（还原性--使金属氧化物失去氧元素变成单质金属）．
②C、CO、H2它们都不能与澄清石灰水发生化学反应．
③白色无水CuSO4是一种白色固体用于干燥气体或检查是否有水的存在，遇水变成蓝色固体．
【实验过程】
（1）将水煤气通入导管后，观察到A处澄清石灰水没有变化，说明实验猜想①不成立．
（2）实验中可观察到C处由黑色变成光亮的红色，同时，D装置中的白色固体变成蓝色，说明实验猜想②成立．
（3）实验中还观察到E装置中澄清石灰水变浑浊，说明水煤气中含有CO气体；E中发生的化学反应方程式CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
（4）根据实验（2）和（3）的实验结论，在装置F处可观察到产生蓝色火焰．
（5）写出制取水煤气的化学反应方程式C+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2．

分析 实验假设】根据可燃性气体是一氧化碳，也可能是氢气，也可能是一氧化碳和氢气的混合气进行分析；
【实验过程】
（1）根据二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊解答；
（2）根据无水硫酸铜变蓝色，说明有水产生；
（3）根据石灰水变浑浊，说明有二氧化碳产生进行分析；
（4）根据一氧化碳具有可燃性解答；
（5）根据质量守恒定律可以书写化学方程式．

解答 解：【实验假设】①可燃气体是CO；②可燃气体是H2；③可燃气体是CO；
【实验过程】
（1）将水煤气通入导管后，观察到A处澄清石灰水没有变化，说明水煤气中无二氧化碳，实验猜想①不成立．
（2）实验中，发现黑色氧化铜变红，且无水硫酸铜变蓝色，证明水煤气含有H2，说明实验猜想②成立；
（3）实验中还观察到E装置中澄清石灰水变浑浊，说明水煤气中含有水煤气含有另一可燃气体为一氧化碳；石灰水中的溶质是氢氧化钙，能与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
（4）一氧化碳具有可燃性，根据实验（2）和（3）的实验结论，在装置F处可观察到产生蓝色火焰．
（5）根据信息可知，制取水煤气是焦炭和水蒸气在高温条件下生成一氧化碳和氢气，化学方程式为C+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2
故答案为：【实验假设】③CO；
【实验过程】
（1）①；
（2）②；
（3）CO；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
（4）蓝色火焰；
（5）C+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2

点评 化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，并有助于提高观察、实验能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握观察实验现象的方法．

练习册系列答案
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（2）写出A转化为C的化学方程式Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH．
6．已知镉（Cd）的金属活动性与铁、锌相近．在废旧镍镉电池中回收镉的一种方法如图所示：

下列说法不正确的是（　　）
A．反应I中发生的是化合反应
B．反应I中将废旧电池破碎成细颗粒是增大反应物的接触面积
C．将镉丝插入稀盐酸中有气泡产生，则镉金属活动性大于铜
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3．N（NO2）3是科学家发现的一种新型火箭燃料．
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10．用“○”和“●”分别代表两种不同元素的原子，这两种元素组成的化合物在一定条件下能发生以下反应，反应前后的微观模拟图如下，下列说法正确的是（　　）
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C．符合该形式的化学方程式可以是2H2O2$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2O+O2↑
D．该反应的基本类型是置换反应
20．在学习“二氧化碳的制备方法”的以后，同学们认真观察、大胆质疑，又提出了以下值得进一步探究的问题．
[提出问题]二氧化碳能溶于水真的不能用排水法收集二氧化碳了吗？
[设计实验]
利用如图1的实验装置，制备并收集二氧化碳．选用同批次的颗粒状和块状大理石，分别与10%、7.5%、5%、2.5%、1%的稀盐酸（每次用量均为70ml）进行实验．每一组实验产生的二氧化碳采用连续收集的方法，即收集完第1瓶马上开始收集第2瓶…顺次完成直到不再生成二氧化碳为止，并记录收集满每一瓶二氧化碳的所用时间，如表1．
表1  连续收集二氧化碳时各瓶所用的时间
瓶子序号
石灰石的形状
盐酸的浓度/%		1234567891011
10颗粒989121420192130195-
块状1212161922243756177-
7.6颗粒1311121517265555153-
块状1513151721233255119-
5颗粒1418183263-
块状203159-
2.5颗粒43-
块状4661-
1颗粒-
块状-
注：表中“-”表示该瓶气体未能收集满，空白表示实验已结束．

选择气体的收集方法还要考虑气体的收集率的问题，即：$\frac{实际收集的气体总体积}{理论计算的产生气体的总体积}$×100%
由此将表1中部分数据进行整理得到表2．
表2  排水法收集二氧化碳的收集率
盐酸浓度/%107.55
石灰石形状颗粒块状颗粒块状颗粒块状
理论计算的产生气体总体积/mL224116491099
实际收集的气体总体积/mL1450130513051305725435
收集率/%655879796640
[提出问题]除此之外，收集的时机是否会对排水法收集二氧化碳的纯度造成影响呢？
[设计实验]利用浓度传感器，将第一步实验中“7.5%的盐酸与块状石灰石”的一组实验中第1、2、3、4号集气瓶进行测定，并将二氧化碳的浓度记录在表3中．
瓶序1234
CO2的浓度/%52.685.292.393.6
根据以上那个探究过程，结合数据回答以下问题：
（1）图1的锥形瓶内所发生的化学反应的方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；
（2）制备二氧化碳时选择浓度为7.5% 的盐酸最为适宜；当选用适当浓度的盐酸后，石灰石的形状对制备并收集二氧化碳无（填“有”或“无”）显著影响．
（3）若要收集得到浓度比较高（80%以上）的二氧化碳，对收集的时机你有怎样的建议：反应一段时间后再收集．
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7．天然气完全燃烧的化学方程式为CH4+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O；炒菜时，油锅着火，用锅盖灭，其灭火原理是隔绝氧气．
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图一请根据图中信息，回答下列问题：
（l）图一中，直接由分子构成的物质是H2（填化学用语，下同）；直接由离子构成的物质中的阳离子是Na+，阴离子是Cl-．
（2）下列说法中正确的是AC
A．图二所示的原子在化学反应中容易失去电子
B．图二、图三所示的原子，最本质的区别是最外层电子数不同
C．当X为不同数值时，图四可能表示的是原子，也可能表示的是离子
D．与元素的化学性质关系最密切的是原子核内的质子数．
5．根据下列装置图回答问题．

（1）请写出所标仪器的名称：①酒精灯
（2）检查A装置的气密性的方法是先把导管的一端放入水中，然后两手紧握试管的外壁，观察导管口是否有气泡冒出
（3）实验室用B制取氧气时，反应的文字表达式为过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）实验室用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气，反应的文字表达式为氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气，用装置A制氧气，装置A中的试管口略向下倾斜的目的是防止药品中水分在加热时变成水蒸气在管口冷凝倒流，致使试管破裂；
（5）在C装置中观察到气泡均匀连续冒出现象时，才能收集气体时，若用F装置收集氧气，氧气应从b（填a或b）端进入集气瓶．
（6）可以用D装置收集氧气的原因是氧气的密度比空气的密度大，检验D装置收集满氧气的方法是将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．

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