题目内容
17.实验室制取气体是化学学习的基本实验技能之一,请根据如图回答相关问题.(1)写出仪器a的名称试管.
(2)甲同学用A装置制取氧气,该反应的化学方程式2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑,该反应的基本反应类型是分解反应.停止加热时应先将导管移出水面,其理由是防止水倒吸引起试管炸裂.
(3)检验集气瓶中的气体是氧气的方法为将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃说明集气瓶中的气体是氧气.
(4)乙同学用B装置制取二氧化碳,该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑,收集到的二氧化碳中可能含有的杂质有HCl和H2O,要除去这些杂质用到的试剂先后有饱和的碳酸氢钠溶液、浓硫酸.
分析 (1)据常用仪器回答;
(2)氯酸钾分解的反应原理书写方程式,据反应特点分析反应类型,先移导管后熄灯的原因是为了防止水倒吸引起试管炸裂;
(3)据氧气的助燃性检验氧气;
(4)据实验室制取二氧化碳的反应原理书写方程式,利用稀盐酸制取的二氧化碳中可能混有氯化氢气体,因为盐酸易挥发,还可能混有水蒸气,并据氯化氢气体的性质和浓硫酸的吸水性分析解答.
解答 解:(1)仪器a是试管;
(2)A装置中的药品是氯酸钾和二氧化锰,氯酸钾在加热、二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气,反应方程式是:2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;该反应由一种物质生成两种物质,属于分解反应,先移导管后熄灯的原因是为了防止水倒吸引起试管炸裂;
(3)要检验瓶中气体是否是氧气,可据氧气的助燃性向瓶中放入带火星的木条,若木条复燃则是氧气;
(4)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;
利用稀盐酸制取的二氧化碳中可能混有氯化氢气体,因为盐酸易挥发,还可能混有水蒸气,因为气体从溶液中出来通常带有水蒸气;氯化氢气体溶于水即是盐酸,盐酸可与碳酸氢钠溶液反应,因此可将气体通入饱和的碳酸氢钠溶液将氯化氢气体除掉,同时生成二氧化碳,增加二氧化碳的量,浓硫酸具有吸水性,可用来干燥二氧化碳,先除杂再干燥,所以先通过饱和的碳酸氢钠溶液、再通过浓硫酸;
故答案为:(1)试管;
(2)2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;分解反应;防止水倒吸引起试管炸裂;
(3)将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃说明集气瓶中的气体是氧气;
(4)CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;HCl和H2O;饱和的碳酸氢钠溶液、浓硫酸.
点评 明确实验室制取氧气、二氧化碳的反应原理,注意事项,检验,气体的除杂等知识,才能正确分析解答,是中考的重要考点.
| A. | 物理性质包括:溶解性、挥发性、可燃性 | |
| B. | 可在酒精灯上加热的仪器:试管、烧杯、量筒 | |
| C. | 能使带火星木条熄灭的气体:氮气、二氧化碳、人呼出的气体 | |
| D. | 空气污染物:二氧化硫、二氧化碳、PM2.5 |
【集体讨论】(1)讨论后同学们认为,为了充分消耗容器中的氧气,最好选择红磷,且实验中红磷的用量应保证足量(或过量).为了确保实验的成功,在装药品之前应该检查装置气密性;
(2)小组同学共同设计了如图的两套装置,你认为合理的是A(填编号).
【分组实验】在讨论的基础上,他们分组进行了实验.
【数据分析】实验结束后,整理数据如下(注:集气瓶容积为100mL)
| 组别 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 进入集气瓶中水的体积(mL) | 20 | 21 | 19 | 20 | 22 | 18 |
【实验拓展】小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了以上实验,发现水几乎没有进入进入集气瓶.经讨论,同学们一致认为用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时,在药品的选择和生成物的要求上应考虑的是药品要能在空气中燃烧时只消耗氧气;生成物是固体(答一条).
【提出问题】金属与盐酸反应剧烈程度受哪些因素的影响?
【作出猜想】
a、可能与金属本身的性质有关
b、可能与盐酸的浓度有关
c、…
【活动探究1】为探究猜想a,分别在两支试管中放入相同质量的锌片和铁片(所用金属均已用砂纸打磨),然后分别加入相同尝试和质量的稀盐酸,
(1)观察到放锌片的试管中立即产生大量气泡,发生反应的化学方程式是Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑.
(2)放铁片的试管中只产生少量气泡,溶液由无色变为浅绿色.
(3)从实验现象可判断:金属活动性Zn>Fe(填“<”“=”“>”).
(4)得出结论:金属与盐酸发生反应的剧烈程度与金属本身性质有关,金属的活动性与反应的剧烈程度的关系是金属的活动性越强,与相同的盐酸反应越剧烈.
【活动探究2】为探究猜想b,设计如图1的装置进行实验,其中注射器用于测量产生氢气的体积.
所用药品,实验数据如表(盐酸足量):
| 实验编号 | 选用金属(质量形状相同) | 盐酸浓度(相同体积) | 产生氢气的体积/mL | |||||
| 0 | t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | |||
| Ⅰ | 锌片 | 6% | 0 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 |
| Ⅱ | 锌片 | 3% | 0 | 0.6 | 1.2 | 1.8 | 2.4 | 3 |
(6)得出结论:金属与盐酸发生反应的剧烈程度与盐酸的浓度有关,其关系是相同条件下,盐酸的浓度越大,金属与盐酸反应越快(“快”或“慢”).
(7)通过以上探究,你认为金属与盐酸反应的剧烈程度可能还受哪些因素的影响温度(写一条即可).
(1)【问题】Al2O3能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?
(2)【猜想】Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂.
(3)【实验验证】(填写表格空白处)
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 | |
| 实验一 | 将带火星的木条深入装有过氧化氢溶液的试管中 | 木条不复燃 | 常温下过氧化氢溶液分解很慢 |
| 实验二 | 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3,然后将带火星的木条伸入试管中 | 木条复燃 | Al2O3加快了反应的速度 |
(5)【讨论与反思】经过讨论,有的同学认为只有上述两个证据,不能证明Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验:
实验三:【实验目的】探究探究Al2O3的质量没有改变
【实验步骤】①准确称量Al2O3(少量)的质量;②完成实验二;③待反应结束,将实验二试管里的物质进行分离,洗涤,干燥,称量;④对比反应前后Al2O3的质量.
【讨论】如果Al2O3在反应前后质量不变,则说明Al2O3可以作过氧化氢分解的催化剂.
(6)但小华认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验:Al2O3的化学性质是否改变(将Al2O3放入新的过氧化氢溶液,观察是否仍旧能加快反应速度)探究.
(a)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响,甲设计以下对比实验:
①将3.0克氯酸钾和1.0克二氧化锰均匀混合加热;
②将3.0克氯酸钾和1.0克氧化铜均匀混合加热.
在相同温度下,比较两组实验产生氧气的快慢.
【猜想】除二氧化锰,氧化铜外,氧化铁也可以做氯酸钾分解的催化剂.
按下表进行实验:测定分解温度(分解温度越低,催化效果越好)
| 实验编号 | 实验药品 | 分解温度/℃ |
| ① | 氯酸钾 | 580 |
| ② | 氯酸钾、二氧化锰(质量比1:1) | 350 |
| ③ | 氯酸钾、氧化铜(质量比1:1) | 370 |
| ④ | 氯酸钾、氧化铁(质量比1:1) | 390 |
(b)以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据(常温通常指20℃)
| 实验序号 | 过氧化氢溶液浓度/% | 过氧化氢溶液质量/g | 温度/℃ | 二氧化锰用量/g | 氧气体积/mL | 反应所需时间/s |
| ① | 5 | 12 | 20 | 0.2 | 125 | 11 |
| ② | 30 | 12 | 20 | 0.2 | 125 | 2 |
| ③ | 30 | 12 | 40 | 0 | 125 | 148 |
| ④ | 30 | 12 | 90 | 0 | 125 | 82 |
(2)通过对比实验①和②可知,化学反应快慢与过氧化氢溶液浓度有关;通过对比实验③和④可知,化学反应快慢与温度有关.
(3)由上述实验可知,实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是序号①.
(4)本实验中测量氧气体积的装置(如图)应该选择:C.(填字母)
问题三:查阅资料得知,氧化铜、硫酸铜、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂.下列有关催化剂的说法中正确的是B.
A.二氧化锰只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
B.同一个化学反应可以有多种催化剂
C.催化剂只能加快化学反应的速率
D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物.