题目内容

4.结合如图1装置回答下列问题:

(1)仪器①的名称是:集气瓶.
(2)如果要收集比较干燥的氧气,则选用C装置收集;实验室若用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气,可选用的发生装置是B.
(3)若用高锰酸钾选择A和D装置制取并收集氧气,则对A装置进行的改进是试管口略向下倾斜、试管口放一团棉花.实验结束时应先撤离导管再熄灭酒精灯,否则会导致试管炸裂;检验一瓶氧气是否收满的方法是在集气瓶口放一带火星的木条,若复燃说明收集满了.
(4)若收集某气体时只能选用E装置,则可推知该气体的性质除密度比空气小外,还有:溶于水(或易溶于水且不和空气的成分反应).
(5)实验室往往用B装置制取气体,与图2比较,其优点是:便于控制反应速率,节约药品等(合理均可).
(6)某初三化学兴趣小组同学,在对氧气性质进行探究时,设计了如下实验:
①小李同学取一段铁丝窗网上的细铁丝,在自己收集到的氧气中做“铁丝在氧气中燃烧”的实验,结果没有观察到“火星四射”的现象.造成此实验失败的原因可能是铁丝表面的锈未打磨干净(合理均可);另一同学用收集的氧气做铁丝燃烧实验后发现集气瓶底炸裂,出现该现象的原因是没有在集气瓶底放少量的水或细沙,该反应的文字表达式为铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁,该反应所属的基本反应类型是化合反应.
②小王同学将用排水法收集满氧气的两个集气瓶按如图3所示放置,并分别同时迅速插入一根带火星的木条,甲乙两个装置中的现象不同点是甲中燃烧比乙中更旺、更持久.
③从某网页上查阅到如下信息:能使带火星的木条复燃所需氧气的最低体积分数应在30%~50%之间.为探究更加具体和准确的数据,兴趣小组的同学用排空气法向集气瓶中通入一定体积的氧气,通入氧气的体积占集气瓶容积的体积分数和有关实验现象如下表:
1号瓶
(通入34%的氧气)
2号瓶
(通入35%的氧气)
3号瓶
(通入36%的氧气)
4号瓶
(通入37%的氧气)

不复燃

不复燃,但很亮

很亮,复燃
立即复燃
这时,小张同学脱口而出:“氧气约占36%时就是带火星的木条复燃的最低体积分数”,而其他同学立即反对,理由是该瓶中还有体积为64%的空气,空气中也有氧气,你认为能使带火星木条复燃所需氧气的最低体积分数为49%(实验数据均取整数).
(7)为保证潜水员长时间在水中工作,潜水艇里要配备氧气再生装置.下列几种制取氧气的方法:①加热高锰酸钾制取氧气;②水通电制取氧气;③氧化汞加热制取氧气;④过氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+氧气,你认为最适合在潜水艇里制取氧气的方法是④,与其他方法相比,该方法的优点是能将呼出的二氧化碳转化为氧气,且不需要加热或通电.

分析 (1)据常用仪器回答;
(2)收集干燥的氧气用排空气法,用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气,属于固液常温型,故选发生装置 B;
(3)据高锰酸钾制取氧气的注意事项,氧气的助燃性分析解答;
(4)气体只能用向下排空气法收集说明密度比空气小,气体易溶于水且不和空气的成分反应;
(5)注射器可逐滴加入药品,可控制反应速率、节约药品;
(6)①据铁丝燃烧的注意事项、反应原理、反应特点分析解答;
②根据实验的现象判断氧气的性质;
③分析表格可发现收集的氧气占容积的体积分数最低为36%时木条就可复燃,根据空气中原有的氧气和收集到的氧气,就可算出氧气的分数;
(7)从操作是否简便,是否节约药品、是否污染空气、是否方便使用等角度分析.

解答 解:(1)标号仪器是收集气体的集气瓶;
(2)氧气的密度比空气大,所以收集干燥的氧气可用向上排空气法,用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气,属于固液常温型,故选发生装置 B;
(3)利用高锰酸钾制取氧气时试管口略向下倾斜,防止冷凝水倒流引起试管炸裂,试管口要放一团棉花,防止加热时高锰酸钾粉末进入导管;实验结束时应先撤离导管再熄灭酒精灯,否则会导致水倒吸引起试管炸裂;检验一瓶氧气是否收满的方法是:在集气瓶口放一带火星的木条,若复燃说明收集满了;
(4)气体只能用向下排空气法收集说明该气体密度比空气小,气体易溶于水且不和空气的成分反应;
(5)注射器可逐滴加入药品,可控制反应速率、节约药品;
(6)①小李实验失败的原因可能是铁丝表面的铁锈未打磨干净、氧气不纯等;实验后发现集气瓶底炸裂,是因为未在集气瓶底放一些水或细沙,该反应的文字表达式是铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁;该反应由两种物质生成一种物质,是化合反应;
②分别向集气瓶中插入一根带火星的木条,会发现木条均复燃,且甲中燃烧比乙中更旺.说明氧气具有助燃性,并且氧气的密度大于空气的密度;
③因该瓶中还有体积为64%的空气,空气中也有氧气,所以这位同学的观点不正确.观察实验记录,收集的氧气占容积的体积分数最低为36%,带火星的木条复燃,此时空气还占64%,所以空气中有氧气的量为:64%×21%≈13%,所以此时瓶内共有氧气的分数为:13%+36%=49%;
(7)①高锰酸钾需要在加热的条件下才能放出氧气,消耗能源,不简便,不适宜在潜水器里供给氧气;
②水通电分解需要通电,消耗电能,不简便,不适宜在潜水器里供给氧气;
③氧化汞需要在加热的条件下才能放出氧气,不简便,且生成的汞有毒,不适宜在潜水器里供给氧气;
④过氧化钠固体与二氧化碳反应,常温下即可发生反应,且可把空气中的二氧化碳转化为氧气,供给氧气的同时吸收了人呼出的二氧化碳,适宜在潜水器里供给氧气;与其它两种方法相比,这种方法在常温下反应,不用加热,不用通电,操作简便,还能将人呼出的二氧化碳转化为氧气;
故答案为:(1)集气瓶;
(2)C;B;
(3)试管口略向下倾斜、试管口放一团棉花;  试管炸裂;  在集气瓶口放一带火星的木条,若复燃说明收集满了;
(4)溶于水(易溶于水且不和空气的成分反应);
(5)便于控制反应速率,节约药品等(合理均可);
(6)①铁丝表面的锈未打磨干净(合理均可);   没有在集气瓶底放少量的水或细沙;  铁+氧气 $\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁;  化合反应;
②甲中燃烧比乙中更旺、更持久;
③该瓶中还有体积为64%的空气,空气中也有氧气; 49%;
(7)④;能将呼出的二氧化碳转化为氧气,且不需要加热或通电.

点评 本题考查知识较为全面,了解装置选取、实验注意事项、铁丝燃烧实验等知识,并能对实验方案进行正确评价,能较好考查学生分析、解决问题的能力.

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